自支撑柔性电极集成微流控ECL传感器用于甲状腺癌胞外囊泡piR-651检测

为解决传统电极刚性限制微流控电化学发光（ECL）检测的问题，研究人员开发了基于PVDF-HFP/EMIM:OTf/MXene（PEMMX）薄膜的自支撑柔性电极，并集成到微流控ECL传感器中。该传感器通过HA修饰的MoB QDs作为高效ECL纳米探针，实现了甲状腺癌（TC）小胞外囊泡（sEVs）中piR-651的灵敏检测（检测限0.37 fM），为临床诊断提供了新型分析平台。

　　

甲状腺癌是近年来发病率持续攀升的内分泌肿瘤，其发生发展与肿瘤微环境（TME）中活跃的小胞外囊泡（sEVs）密切相关。sEVs携带的PIWI相互作用RNA（piRNA）如piR-651，通过调控表观遗传机制参与肿瘤进程，成为潜在的诊断标志物。然而，现有piRNA检测技术依赖复杂操作流程，且传统电化学发光（ECL）传感器的刚性电极难以适配微流控系统的密封需求。

为解决这一难题，吉林大学的研究团队在《Sensors and Actuators B: Chemical》发表研究，开发了一种创新性微流控ECL传感器。该研究通过将PVDF-HFP/EMIM:OTf/MXene（PEMMX）柔性自支撑电极与微流控芯片集成，结合HA修饰的MoB量子点（QDs）纳米探针，实现了甲状腺癌sEVs中piR-651的超灵敏检测。

关键技术包括：1）通过离子液体EMIM:OTf与MXene协同调控PEMMX薄膜的导电性和机械强度；2）微波辅助水热法制备HA-MoB QDs增强ECL信号；3）基于杂交链式反应（HCR）的信号放大策略；4）使用临床甲状腺癌患者来源的sEVs样本进行验证。

研究结果
Abstract
PEMMX柔性电极通过离子-偶极相互作用和氢键网络实现高导电性（EMIM:OTf）与机械强度（MXene），可直接贴合于密封微流控腔室。HA-MoB QDs表面缺陷钝化使ECL强度提升3.8倍，传感器对piR-651的线性检测范围达1 fM-100 nM。

Introduction
系统阐释了TC中piR-651通过DNMT1/PTEN通路促癌的机制，指出当前piRNA检测技术（如金纳米探针、UiO-66-NH₂荧光传感）存在操作繁琐的局限，提出柔性电极集成微流控的创新路径。

Experimental section
PEMMX薄膜采用溶液浇铸法制备，MoB QDs通过MoAlB蚀刻插层获得。微流控芯片设计包含三电极检测腔，CPBA修饰电极表面固定捕获DNA，HCR放大靶标信号。

Characterization of MoB QDs
TEM显示HA-MoB QDs粒径9 nm（图1A），FT-IR证实HA成功修饰（3217 cm^?1特征峰）。ECL机制研究表明HA促进电子离域，使共反应剂K₂S₂O₈的催化效率提升214%。

Conclusion
该传感器在20例临床样本中准确区分TC与良性结节（AUC=0.927），其柔性电极可批量制备（成本降低60%），为肿瘤液体活检提供了自动化、低消耗的新型检测范式。

意义
研究首次将自支撑柔性电极引入微流控ECL系统，突破传统电极的物理限制。通过piR-651检测验证了sEVs核酸标志物的临床价值，为肿瘤早期诊断和微流控设备开发提供双重技术参考。