基于纳米丰饶MOFs协同自校准策略的HER-2超精准检测技术及其在乳腺癌精准诊疗中的应用

针对乳腺癌诊断中HER-2检测存在的精度不足问题，研究人员开发了一种基于金属有机框架（MOFs）的协同自校准生物传感器。通过整合比率电化学（ratiometric electrochemistry）和双模信号（电化学/比色）交叉验证策略，实现了HER-2在100 fg/mL-150 ng/mL范围内的超灵敏检测（LOD=28.509 fg/mL），为乳腺癌精准诊疗提供了新型POCT工具。

　　

在被称为"粉红杀手"的乳腺癌诊疗领域，人类表皮生长因子受体2（HER-2）的精准检测一直是临床面临的重大挑战。尽管现有免疫组化（IHC）和荧光原位杂交（FISH）技术能检测HER-2表达，但其侵入性操作、设备依赖性和结果不一致性严重制约了临床应用。更棘手的是，当血清HER-2浓度接近15 ng/mL的临界值时，传统ELISA方法往往难以给出明确诊断结论。这些瓶颈问题呼唤着兼具超高灵敏度、自校准能力和多场景适用性的新型检测技术问世。

天津医科大学的研究团队在《Biosensors and Bioelectronics》发表的研究中，创新性地将金属有机框架（MOFs）的"纳米丰饶"特性与协同自校准策略相结合，构建了革命性的HER-2检测平台。这项研究通过三种关键技术路径实现突破：首先采用NH₂-UiO-66@AQ双负载电活性材料构建信号放大基底，其次开发MOF@FeTCPP纳米酶实现双模信号输出，最后通过比率电化学（I_AQ/I_FeTCPP）和电化学-比色交叉验证建立协同校准机制。研究团队从临床样本（健康人/乳腺癌患者血清）和细胞模型（不同HER-2表达水平的细胞系）两个维度验证了该技术的可靠性。

材料表征揭示纳米结构优势
扫描电镜（SEM）显示NH₂-UiO-66具有162.51 nm的规整八面体结构，经蒽醌-2-羧酸（AQ）修饰后仍保持形态稳定性。X射线光电子能谱（XPS）证实AQ成功负载于MOFs内外双层，Zr-O键结合能位移验证了配位相互作用。离子液体还原氧化石墨烯（IL-rGO）与金纳米颗粒（AuNPs）的复合使基底电导率提升3.7倍，为信号传导奠定基础。

双模探针实现协同信号放大
将铁(III)四(4-羧基苯基)卟啉氯化物（FeTCPP）封装于HKUST-1形成的MOF@FeTCPP纳米酶，其过氧化物酶活性较游离FeTCPP提高8.3倍。与链霉亲和素（SA）偶联构建的双信号纳米酶探针（DSN-Probe），既能催化TMB产生比色信号，又可通过Fe³⁺/Fe²⁺电对输出电化学信号。

自校准机制提升检测精度
在HER-2存在时，适配体（Apt-Bio）从互补DNA（cDNA）上竞争性解离，导致电极表面MOF@FeTCPP减少而AQ信号增强。通过I_AQ/I_FeTCPP比率分析建立的校准曲线，在血清样本中展现出优异抗干扰能力。双模检测结果证实，电化学模式（28.509 fg/mL）与比色模式（31.742 fg/mL）的LOD高度吻合。

这项研究开创性地将MOFs的"纳米丰饶"特性转化为诊断优势，其创新价值体现在三个层面：技术层面，首创的协同自校准策略为生物传感器设计提供了新范式；临床层面，28.509 fg/mL的检测灵敏度可捕捉早期微小病灶；应用层面，兼容电化学工作站、酶标仪和智能手机的多元读取方式，使其在基层医疗和家庭监测中具有广阔前景。正如通讯作者Qiang Chen强调的，该平台不仅能指导HER-2靶向药物筛选，其模块化设计思路还可拓展至其他肿瘤标志物检测领域。