ZIF-67增强鲁米诺单电极电化学发光系统用于AQP4抗体的高灵敏度检测

本研究针对神经脊髓炎视神经谱系障碍(NMOSD)诊断中水通道蛋白4(AQP4)抗体检测的复杂性和高成本问题，开发了一种基于单电极电化学系统(SEES)的电化学发光(ECL)免疫传感器。通过引入钴基金属有机框架(ZIF-67)增强鲁米诺/H2O2体系的ECL效率，实现了1-100 ng/mL线性范围和0.3 ng/mL检测限的AQP4抗体多重检测，为资源有限地区提供了简便、快速的诊断方案。

　　

神经脊髓炎视神经谱系障碍(NMOSD)是一种罕见的中枢神经系统炎症性疾病，其诊断高度依赖水通道蛋白4(AQP4)抗体的检测。尽管基于细胞的检测方法(CBA)具有高特异性(99.8%)，但其76.5%的敏感性和复杂的操作流程限制了在资源匮乏地区的应用。电化学发光(ECL)技术虽兼具电化学和化学发光的优势，但传统三电极系统和双极电极(BPE)阵列存在制造复杂、成本高昂等问题。

中国科学院长春应用化学研究所电分析化学国家重点实验室的研究人员创新性地将钴基金属有机框架(ZIF-67)引入单电极电化学系统(SEES)，开发了一种新型ECL免疫传感器。该系统利用丝网印刷碳电极(SPCE)的固有电阻产生电位梯度，通过多孔塑料贴膜创建独立检测单元，实现了ZIF-67增强的鲁米诺/H₂O₂体系对AQP4抗体的多重检测。相关成果发表于《Sensors and Actuators B: Chemical》。

关键技术包括：1) ZIF-67纳米材料的合成与表征；2) SEES电极的丝网印刷制备；3) 多孔阵列检测单元设计；4) ECL信号智能手机采集系统；5) 使用30例NMOSD患者血清进行临床验证。

【ZIF-67表征】SEM显示制备的ZIF-67呈100-300 nm规则十二面体，EDS证实含Co、N等元素。电化学测试表明ZIF-67显著增强H₂O₂催化效率，使ECL信号提升3.8倍。

【传感器性能】在优化条件下，传感器对AQP4抗体的线性范围为1-100 ng/mL，检测限0.3 ng/mL，优于传统ELISA。交叉实验显示对MOG抗体等干扰物的选择性>90%，批内批间精密度RSD<5%。

【临床验证】检测30例NMOSD患者血清，阳性检出率与CBA结果一致，且能有效区分健康人血清和空白对照。

该研究首次将MOF材料整合到SEES平台，通过ZIF-67的类过氧化物酶活性显著提升ECL效率。相比传统方法，该传感器具有三大优势：1) 单电极设计降低90%制造成本；2) 多孔阵列实现高通量检测；3) 智能手机读数便于现场诊断。这些特点使其特别适合基层医疗机构应用，为NMOSD的早期诊断和疗效监测提供了新工具。研究获得国家自然科学基金(22174136)等项目的支持，相关技术已申请专利保护。