双金属纳米簇与双放大策略：一种用于miRNA-21超灵敏检测的电化学发光生物传感器

针对早期非小细胞肺癌(NSCLC)外泌体miRNA-21低丰度检测难题，研究人员开发了整合3D DNA walker与滚环扩增(RCA)的电化学发光(ECL)生物传感器。采用金-银纳米簇(AuAgNCs)作为发光体，通过"信号关闭-开启"机制实现1fM-1nM宽线性范围检测，临床样本可显著区分NSCLC患者与健康人群(P<0.001)，为肺癌早期筛查提供新工具。

　　

肺癌作为全球癌症相关死亡的首要原因，其中非小细胞肺癌(NSCLC)占比高达80%。令人担忧的是，多数患者确诊时已处于中晚期，这凸显了发展早期检测技术的紧迫性。外泌体作为癌症早期释放的"分子信使"，其携带的microRNA-21(miRNA-21)在NSCLC中异常高表达，成为理想的诊断标志物。然而，外泌体miRNA-21极低的丰度使得传统检测方法如qPCR面临灵敏度不足的挑战，且现有技术普遍存在成本高、操作复杂等问题。

复旦大学附属上海浦东医院的研究团队在《Analytical Biochemistry》发表创新成果，通过巧妙整合纳米材料与分子生物学技术，开发出检测限达0.14fM的超灵敏生物传感器。该研究采用双金属纳米簇增强发光效率，结合3D DNA walker与滚环扩增(RCA)的双重放大策略，在108例临床血清样本中成功区分NSCLC患者与健康对照(P<0.001)。关键技术包括：优化Au:Ag=4:1的纳米簇合成、构建"信号关闭-开启"检测体系(使用二茂铁修饰DNA淬灭发光)、开发两步法RCA反应(先环化后杂交)提高特异性等。

【Preparation of AuAg NCs】
通过精确控制HAuCl₄与AgNO₃摩尔比例，采用牛血清白蛋白(BSA)同步还原法制备发光性能优化的金-银纳米簇(AuAgNCs)，其4:1的金属比例展现出最佳电化学发光(ECL)强度。

【Principle of ECL biosensor】
创新性地将3D DNA walker与RCA级联：miRNA-21触发walker DNA释放，经Nb.BbvCI酶切产生RCA引物，扩增产物置换淬灭分子Fc-DNA实现信号恢复，构成完整的"off-on"检测逻辑。

【Conclusion】
该研究突破性地解决了DNA walker灵敏度不足与RCA特异性有限的行业难题，通过金属比例优化使ECL强度提升3.2倍。临床验证显示对10例NSCLC患者的检测准确率达92%，且与COPD患者存在显著区分度(RSD=3.95%)。84%的长期信号稳定性使其成为目前最可靠的液态活检方案之一，为肺癌早诊提供了兼具科研价值与临床转化潜力的技术平台。