基于邻近连接策略的多模态逻辑门传感平台：实现复杂疾病双生物标志物精准检测

为解决复杂疾病早期诊断中多生物标志物检测信号交叉干扰的难题，研究人员开发了一种基于邻近连接策略(PLA)的交叉模态逻辑门传感平台。该平台以比色/电化学发光(ECL)为主信号、光热为辅信号，通过MXene@Ag NPs纳米酶和MBs-PEI-luminol-AD复合探针实现信号放大，成功构建AND逻辑门用于卵巢癌标志物HE4和RNase A的双重检测。研究创新性地采用三模态独立输出策略，避免信号串扰，为复杂疾病早期诊断提供了高灵敏度、高准确性的检测新范式。

　　

在妇科恶性肿瘤中，卵巢癌因其隐匿性强、诊断滞后被称为"沉默的杀手"。临床研究表明，约70%的患者确诊时已处于晚期，这主要归因于缺乏有效的早期诊断手段。当前医学界普遍采用人类附睾蛋白4(HE4)和核糖核酸酶A(RNase A)作为卵巢癌标志物，但传统单模式检测方法存在信号交叉干扰、灵敏度不足等瓶颈问题。更棘手的是，这两种标志物在血液中的浓度极低（皮摩尔级），且需要独立信号输出以避免假阳性/阴性判断，这对检测技术提出了前所未有的挑战。

针对这一临床痛点，浙江大学的研究团队在《Biosensors and Bioelectronics》发表创新成果，开发出基于邻近连接策略(Proximity Ligation Assay, PLA)的交叉模态逻辑门传感平台。该平台巧妙整合比色、电化学发光(ECL)和光热三种检测模式，通过三重信号放大机制，实现了HE4和RNase A的双标志物高精度检测。研究证实，该平台检测限达到飞摩尔级别，且不同模式间信号干扰率低于5%，为卵巢癌早期诊断提供了可靠工具。

关键技术方法包括：1) 利用MXene自还原特性原位合成MXene@Ag NPs纳米酶，增强比色信号；2) 通过聚乙烯亚胺(PEI)桥接将发光体luminol和识别位点AD固载于磁珠(MBs)，构建自增强ECL探针；3) 采用PLA策略将蛋白质检测转化为DNA检测，实现信号级联放大；4) 建立AND逻辑门判断标准，要求比色与ECL信号同时阳性才判定为卵巢癌阳性。

表征MXene@Ag NPs
透射电镜显示MXene表面均匀分布20-50 nm的银纳米颗粒(Ag NPs)，紫外光谱在420 nm处出现Ag NPs特征吸收峰。实验证实MXene@Ag NPs具有显著过氧化物酶活性，能催化TMB产生强光热效应的oxTMB，为比色/光热双模式检测奠定基础。

MBs-PEI-luminol-AD性能验证
电化学测试表明该复合探针的ECL强度是传统混合体系的3.8倍，这归因于PEI缩短了luminol与共反应物间的电子传递距离。磁分离特性使背景信号降低82%，显著提升信噪比。

双标志物检测性能
对于RNase A检测，平台通过Ag NPs催化TMB显色，线性范围1 pg/mL-100 ng/mL，检测限0.3 pg/mL。HE4检测依托PLA触发的dsDNA骨架组装，ECL信号与HE4浓度(0.5-500 U/mL)呈正比，检测限达0.15 U/mL。光热信号作为验证手段，温差变化与标志物浓度相关性R²>0.98。

实际样本分析
检测32例临床血清样本，与ELISA结果一致性达93.7%。特别在早期卵巢癌样本中，该平台检出率比单模式检测提高28.6%，且能有效区分卵巢癌与其他妇科疾病。

该研究突破性地解决了多标志物检测中的信号干扰难题：1) 通过PLA策略实现蛋白质到DNA的信号转换，拓展了DNA逻辑门的应用范围；2) 三模态设计既保留比色法的直观性，又兼具ECL的高灵敏度，辅以光热验证确保结果可靠性；3) MXene@Ag NPs与MBs-PEI-luminol-AD的创新设计为纳米酶和自增强ECL系统研究提供新思路。正如通讯作者Hong Dai教授指出，该平台构建策略可推广至其他复杂疾病诊断领域，为精准医疗时代的多维度检测技术发展指明方向。