基于BiOCl@Au/CdS异质结的微流控光电化学免疫传感器实现肝癌标志物PIVKA-II超灵敏检测

针对肝癌标志物PIVKA-II检测灵敏度不足的技术瓶颈，研究人员开发了一种集成微流控技术与光电化学传感的BiOCl@Au/CdS异质结免疫传感器。该传感器通过等离子体共振效应增强光吸收，利用异质结抑制电子-空穴复合，实现了0.1 pg/mL-100 ng/mL的宽线性范围和0.078 pg/mL的超低检测限，为肝癌早期诊断提供了新工具。

　　

肝癌作为亚洲地区高发的恶性肿瘤，早期诊断对提高患者生存率至关重要。虽然α-胎蛋白(AFP)是临床常用的肝癌标志物，但其敏感性和特异性存在明显局限。维生素K缺乏或拮抗剂-II诱导的凝血酶原(PIVKA-II)作为新兴生物标志物展现出更优的检测性能，但现有检测方法普遍面临信号干扰大、设备复杂、耗时长等挑战。光电化学(PEC)免疫传感器虽具有灵敏度高、背景信号低等优势，但传统半导体材料如CdS存在光生载流子复合快、电荷转移效率低等缺陷。

针对上述问题，重庆市九龙坡区人民医院的研究团队在《Bioelectrochemistry》发表研究，通过构建BiOCl@Au/CdS异质结微流控传感器实现了PIVKA-II的超灵敏检测。研究采用溶剂热法合成BiOCl@Au复合物与CdS光活性材料，通过激光刻蚀制备叉指电极，结合光刻技术构建微流控通道。关键创新在于利用Au纳米颗粒的表面等离子体共振(LSPR)效应增强光吸收，同时通过异质结结构促进电荷分离，最终实现了较传统方法显著提升的检测性能。

材料与方法

研究采用溶剂热法制备CdS和BiOCl@Au复合材料，通过X射线衍射(XRD)和透射电镜验证材料结构。激光刻蚀氟掺杂氧化锡(FTO)玻璃制备叉指电极，光刻技术加工PDMS微流控通道。传感器构建包括抗体修饰、异质结喷涂等步骤，采用电化学工作站进行光电性能测试。

表征结果

XRD分析证实CdS与BiOCl@Au成功复合，透射电镜显示AuNPs均匀分布在BiOCl表面。光电测试表明异质结使光电流响应提升3.2倍，LSPR效应将光吸收范围扩展至可见光区。

检测性能

传感器对PIVKA-II的线性检测范围跨越6个数量级(0.1 pg/mL-100 ng/mL)，检测限低至78 fg/mL。交叉实验显示对AFP、CEA等干扰物的响应信号差异显著，连续光照2小时后信号保持初始值91.3%，批间变异系数<5.8%。

结论与意义

该研究通过微流控技术与异质结光敏材料的协同创新，解决了传统PEC传感器灵敏度不足和样本消耗大的问题。BiOCl@Au/CdS异质结设计有效抑制了载流子复合，微流控通道实现了纳升级样本的高效检测。这种集成化检测平台为肝癌早期筛查提供了新思路，其模块化设计也适用于其他生物标志物的检测开发。研究不仅推动了光电化学传感技术的发展，更为临床实现肝癌的精准诊断提供了可行方案。