综述：低维纳米材料在全血中胃癌生物标志物电化学生物传感的当前趋势和未来展望

这篇综述系统探讨了低维纳米材料（0D-3D）在胃癌（GC）电化学生物传感器中的应用进展，重点阐述了纳米结构多样性对传感器灵敏度（LOD达10?18 M）、特异性及临床转化的影响，涵盖循环肿瘤细胞（CTCs）、外泌体（exosomes）、miRNA等关键生物标志物的检测技术（如DPV、ECL），并指出当前挑战与多维纳米工程解决方案。

　　

低维纳米材料在胃癌电化学生物传感中的前沿进展

胃癌诊断的临床挑战与电化学技术优势

胃癌（GC）作为全球高发恶性肿瘤，早期诊断可显著提升患者五年生存率。传统内镜检测具侵入性，而电化学生物传感器凭借高灵敏度（检测限达fmol/L级）、低成本和非侵入性特点，成为血液标志物（如CEA、CA72-4、miRNA）检测的理想工具。全血样本中肿瘤标志物浓度极低且存在非特异性表达，低维纳米材料的结构特性（如石墨烯理论比表面积2630 m²/g）通过增加活性位点和促进电子转移，显著提升传感器性能。

电化学测量原理与技术

电化学检测技术包括安培法（amperometry）、电位法（potentiometry）、伏安法（voltammetry）和阻抗谱（EIS）等。循环伏安法（CV）可获取氧化还原反应热力学数据，而差分脉冲伏安法（DPV）通过差分电流扣除背景噪声，实现超灵敏检测。光电化学（PEC）和电化学发光（ECL）技术进一步分离激发光与检测信号，降低背景干扰。

纳米材料维度工程与性能优化

0D材料如金纳米颗粒（Au NPs）和量子点（QDs）通过表面等离子体共振增强信号，但易聚集。Cheng团队利用肽模板银纳米颗粒（Ag NPs）检测MMP-2，灵敏度达0.12 pg/mL。1D材料如碳纳米管（CNTs）构建场效应晶体管（FET），实现AKT2基因检测（LOD 2 fM）。2D材料如氧化石墨烯（GO）与MXene（Ti₃C₂T_x）通过异质结设计提升导电性，检测EpCAM的LOD达0.7 ag/mL。3D材料如金属有机框架（MOFs）封装HRP酶，催化H₂O₂氧化氢醌（HQ），信号放大1000倍。

胃癌标志物检测应用

基因组标志物：miR-21通过Cd²⁺标记和SWCNT/den-Au纳米复合物检测（LOD 0.01 fM）。蛋白质组标志物：CEA和CA72-4双检测采用Au NPs-TB-GO/Au NPs-FMC-WS₂探针，线性范围0.01–120 ng/mL。外泌体检测：Ti₃C₂T_x?Bi₂S_3?x异质结结合脂质层，特异性捕获GC外泌体（LOD 36 particles/μL）。CTCs富集：EpCAM/MUC1双适配体触发滚环扩增（RCA），电流响应与细胞浓度（10–10⁴ cells/mL）线性相关。

临床转化挑战与未来方向

当前瓶颈包括生物污染、纳米材料批次差异及多标志物交叉反应。解决方案包括：1）原子缺陷工程调控2D材料界面结合位点；2）纳米酶级联反应替代天然酶；3）微流控芯片整合多电极阵列。例如，导电聚合物防污层可兼顾生物惰性与电子传输效率。AI算法有望标准化数据处理，克服肿瘤异质性干扰，推动泛癌筛查应用。

低维纳米材料与电化学技术的融合，正逐步突破胃癌早期诊断的临床转化壁垒，为精准医疗提供新范式。