基于Sn&Cd&Bi三元异质结的无标记光电化学免疫传感器：癌胚抗原的超灵敏检测

为解决结直肠癌(CRC)早期诊断中癌胚抗原(CEA)检测灵敏度低、操作复杂的问题，研究人员开发了基于SnS2/CdS/Bi2S3三元异质结的无标记光电化学(PEC)免疫传感器。该传感器通过抗原-抗体特异性识别实现检测，无需标记物，检测限低至0.018?pg·mL?1，在血清样本中回收率达98.0%-103.1%，为CRC诊断提供了高灵敏度工具。

　　

结直肠癌(CRC)已成为全球第二大癌症死因，每年发病率增长约2%，而癌胚抗原(CEA)作为关键肿瘤标志物，其检测对CRC早期诊断至关重要。然而，传统检测方法如电化学发光(ECL)、酶联免疫吸附试验(ELISA)等存在灵敏度不足、操作繁琐等局限。针对这一挑战，沈阳药科大学的研究团队在《Microchemical Journal》发表了一项创新研究，通过构建基于SnS₂/CdS/Bi₂S₃三元异质结的无标记光电化学(PEC)免疫传感器，实现了CEA的超灵敏检测。

研究团队采用溶剂热法合成Sn&Cd&Bi三元异质结材料，通过扫描电镜(SEM)和透射电镜(TEM)确认其形貌为SnS₂纳米片嵌入CdS海星状结构与Bi₂S₃纳米线的复合体系。该材料展现出III型异质结特性，显著提升光生电子-空穴分离效率。利用该材料构建的PEC免疫传感器，通过抗原-抗体特异性结合产生信号，无需标记步骤。

Morphological and structural characterization
SEM与TEM分析显示，SnS₂呈六方纳米片状，CdS为海星状结构，Bi₂S₃形成纳米线，三者复合后形成紧密界面接触，有效扩展光吸收范围至可见光区。

光电性能测试
三元异质结的光电流强度较单一材料提高3.8倍，归因于CdS与Bi₂S₃的协同效应：CdS拓宽光吸收范围，Bi₂S₃促进电荷迁移，使复合材料的带隙调整为2.1?eV。

传感器性能验证
在最优条件下，传感器对CEA的检测限达0.018?pg·mL^?1，线性范围0.05-50?ng·mL^?1。干扰实验表明，即使存在10倍浓度的其他肿瘤标志物(如AFP、PSA)，信号变化仍<5.2%，证实高特异性。

实际样本检测
对50例临床血清样本的检测结果与ELISA法高度一致(R²=0.991)，回收率98.0%-103.1%，证实其在复杂生物基质中的可靠性。

这项研究通过创新性地设计III型异质结结构，解决了SnS₂材料光吸收有限、载流子复合率高的关键问题。所开发的PEC免疫传感器不仅为CRC早期诊断提供了超灵敏工具，其无标记设计显著简化了操作流程。作者Meilin Diao等指出，该平台可拓展至其他癌症标志物检测，为多癌种联合诊断提供了新思路。研究获得辽宁省自然科学基金(2024-MS-088)等支持，标志着中国在肿瘤诊断纳米材料领域的重要突破。