基于D-A共聚物/Mn0.5Cd0.5S光活性材料与碳球/Au NPs淬灭剂的三明治式光电化学免疫传感器用于高灵敏度CA125检测

为解决卵巢癌早期诊断难题，武汉大学研究人员开发了基于PTCA-DA/Mn0.5Cd0.5S异质结和Cs/Au NPs淬灭探针的新型光电化学免疫传感器。该研究通过构建分子内D-A结构和无机-有机杂化材料体系，显著提升电荷分离效率，结合三明治免疫分析法实现了CA125的超灵敏检测（检出限0.33 fg/mL），为癌症标志物检测提供了新策略。

　　

卵巢癌被称为"沉默的杀手"，由于缺乏特异性早期症状，多数患者确诊时已进入晚期，导致治疗成功率大幅降低。CA125作为关键的血清生物标志物，其浓度变化与卵巢癌进展密切相关，但现有检测方法在灵敏度和便捷性方面存在局限。光电化学（PEC）传感技术虽兼具光学和电化学优势，但传统光活性材料如CdS存在电荷复合快、光腐蚀严重等问题，制约了检测性能的提升。

武汉大学化学与分子科学学院的研究人员创新性地将3,4,9,10-苝四羧酸（PTCA）与多巴胺（DA）聚合形成具有分子内给体-受体（D-A）结构的有机半导体PTCA-DA，并与Mn_0.5Cd_0.5S（MCS）固溶体构建异质结，成功研制出高灵敏度CA125光电化学免疫传感器。该成果发表在《Sensors and Actuators B: Chemical》期刊，为解决癌症早期诊断难题提供了新思路。

研究团队采用固溶体法制备MCS纳米棒拓宽光吸收范围，通过酰胺化反应合成PTCA-DA纳米带实现分子内电荷转移，并利用碳球（Cs）负载金纳米颗粒（Au NPs）构建淬灭探针。通过扫描电镜（SEM）、能谱（EDS）和光电性能测试等手段系统表征材料特性，最终采用三明治免疫分析策略完成传感器构建。

【材料表征】
SEM显示MCS呈均匀纳米棒结构，PTCA-DA为细长纳米带，二者复合后形成紧密异质结。X射线衍射（XRD）证实MCS成功保留六方晶系结构，紫外可见漫反射（UV-Vis DRS）证明杂化材料吸收边红移至605 nm，荧光光谱（PL）表明PTCA-DA/MCS体系具有最低的电荷复合率。

【传感机制】
PTCA-DA的D-A结构实现分子内电子快速转移，与MCS形成的II型异质结进一步促进电荷分离，产生强初始光电流。当CA125存在时，Cs/Au NPs标记的二抗通过空间位阻效应和光吸收竞争双重机制淬灭信号，检测限低至0.33 fg/mL，较传统ELISA方法灵敏度提升6个数量级。

【性能验证】
传感器对CA125的线性检测范围为1 fg/mL至100 ng/mL，在血清样本中回收率达97.3%-103.5%。选择性实验表明其对CEA、AFP等干扰物的响应信号均低于CA125的6.3%，且连续光照200秒后信号仅衰减4.7%，展现出优异的抗干扰性和稳定性。

该研究通过创新性地整合D-A共聚物与固溶体材料的优势，不仅解决了传统光电材料效率低下的问题，还建立了无需外加电子给体的自增强传感体系。所开发的免疫传感器为卵巢癌早期筛查提供了超灵敏检测工具，其设计思路可拓展至其他疾病标志物检测领域，具有重要的临床转化价值。研究获得国家自然科学基金（21775112）支持，相关技术已申请发明专利保护。