基于可编程三向连接DNA纳米结构的开关式光电化学生物传感平台用于CA15-3的超灵敏检测

针对传统单模式传感器易受环境干扰导致检测不准的问题，研究人员创新性地整合纳米酶材料、碳化MOF衍生物和DNA纳米技术，构建了针对β-乳球蛋白（β-LG）的三模式生物传感器。该传感器通过Au@CeO2纳米复合物介导的葡萄糖级联催化反应实现比色/血糖仪/电化学三信号输出，检测限低至1.41 pg/mL（电化学模式），为多模式精准检测提供了新范式。

　　

牛奶过敏是联合国粮农组织公布的八大常见食物过敏原之一，其中β-乳球蛋白（β-LG）作为主要致敏成分，可能引发严重的健康风险。然而，传统单模式传感器易受仪器或环境因素干扰，导致检测结果不可靠。为此，河南工业大学的研究团队在《Sensors and Actuators B: Chemical》发表了一项突破性研究，通过整合纳米酶、DNA纳米技术和金属有机框架（MOF）衍生材料，构建了全球首个针对β-LG的三模式生物传感器。

研究团队采用三项关键技术：首先利用金纳米颗粒（AuNPs）与CeO₂复合物（Au@CeO₂）的葡萄糖氧化酶（GOx）和过氧化物酶（POD）双活性构建级联催化系统；其次通过ZIF-8衍生碳材料（Zn-C）负载双金属纳米颗粒（AuPt）增强电导率；最后结合DNA适配体（Apt）的特异性识别和杂交链式反应（HCR）实现信号放大。

材料表征证实Au@CeO₂中Ce³⁺/Ce⁴⁺可逆转换形成的氧空位能有效锚定AuNPs，其葡萄糖氧化活性比天然酶提高3倍。三模式构建部分显示：比色模式通过催化3,3',5,5'-四甲基联苯胺（TMB）显色实现7.08 pg/mL检测限；血糖仪模式利用葡萄糖浓度变化实现9.77 pg/mL检测限；电化学模式借助亚甲蓝（MB）标记和AuPt@Zn-C修饰电极达到1.41 pg/mL超高灵敏度。

结论与意义指出该研究首次将纳米酶级联反应与MOF衍生材料相结合，创建的"电化学-血糖仪-比色"三模式传感器不仅突破单模式检测局限，其集成自校准功能更将准确度提升82%。特别是设计的Au@CeO₂/Zn-C复合体系为多模态生物传感提供了普适性框架，相关技术已应用于乳制品安全监测，并为癌症标志物CA15-3等检测开辟新途径。论文通讯作者Zhiguang Suo强调，这种"纳米酶-DNA-MOF"三位一体的设计策略将推动精准医疗检测设备的小型化发展。