基于Cu-TCPP纳米片的固态电化学生物传感器高灵敏检测CKAP4及其在卵巢癌诊断中的应用

研究人员针对卵巢癌诊断中细胞骨架相关蛋白4（CKAP4）检测灵敏度不足的难题，开发了一种基于Cu-TCPP纳米片的固态电化学生物传感器。该传感器通过催化发夹组装（CHA）反应和Exo III介导的信号放大，结合Cu2+/sDNA配体置换动态调控电流信号，实现了0.30 pg/mL的超低检测限，在临床样本中展现出优异的鉴别能力，为癌症早期诊断提供了新工具。

　　

在肿瘤转移的复杂过程中，细胞骨架重塑扮演着关键角色。作为这一过程的核心调控蛋白，细胞骨架相关蛋白4（CKAP4）的表达水平与卵巢癌等恶性肿瘤的化疗抵抗和远处转移密切相关。然而，传统检测方法如免疫组化（IHC）和酶联免疫吸附试验（ELISA）存在灵敏度低、易受交叉反应干扰等局限，而质谱技术又面临前处理复杂、成本高昂的困境。如何实现CKAP4的高灵敏、高特异性检测，成为癌症诊断领域亟待突破的技术瓶颈。

针对这一挑战，南京大学的研究团队在《Biosensors and Bioelectronics》发表了一项创新性研究。他们巧妙地将固态电化学策略与核酸信号放大技术相结合，构建了一种基于铜-四(4-羧基苯基)卟啉（Cu-TCPP）纳米片的新型生物传感器。该研究通过催化发夹组装（CHA）反应实现目标物循环利用，利用Exo III酶切释放大量硫醇化信号DNA（sDNA），最终通过sDNA与CuCl₃^2-的竞争性配位作用实现信号转导，创造性地解决了固态系统中信号衰减与干扰物影响的难题。

关键技术包括：1）MB@Cu-TCPP纳米片修饰电极的制备；2）CKAP4触发的CHA循环放大系统；3）Exo III介导的sDNA释放；4）基于Cu²⁺/sDNA配体置换的固态电化学检测。研究使用30例卵巢癌患者和20例健康人血清样本进行验证。

【Reagents and material】
研究采用Sun等筛选的高亲和力CKAP4适体，确保检测特异性。Cu-TCPP纳米片作为导电基质负载甲基蓝（MB）增强电子传递，其表面Cu²⁺与缓冲液中Cl^-形成可溶性CuCl₃^2-，为后续配体置换奠定基础。

【Principle of the biosensor】
当CKAP4结合适体触发CHA反应后，大量DNA双链被Exo III酶切释放sDNA。这些sDNA通过硫醇基团竞争取代CuCl₃^2-中的Cl^-，形成非导电的Cu-sDNA复合物，导致电流信号显著降低，实现从分子识别到电信号的转化。

【Conclusion】
该生物传感器展现出0.30 pg/mL的检测限和5个数量级的线性范围，在血清样本中仍保持优异性能。临床验证显示其对卵巢癌患者和健康人样本的区分准确率达92%，显著优于传统方法。这种将固态电化学抗干扰能力与均相信号放大策略相结合的设计思路，为肿瘤标志物检测提供了新范式。

研究的重要意义在于：首次实现CKAP4的超灵敏检测，为卵巢癌早期诊断提供新工具；创新的配体置换机制突破固态系统刚性限制；MB@Cu-TCPP纳米片双功能设计拓展了纳米材料在生物传感中的应用。正如通讯作者Genxi Li教授强调的，这种通用性设计可望推广至其他肿瘤标志物的检测领域。