基于Z型异质结与酶促级联放大的高灵敏度光电化学生物传感器用于疾病相关RNA片段检测

本文推荐一种基于多孔有机聚合物/多壁碳纳米管（TPAPy-IPOP/MWCNTs）与MoS2量子点（QDs）构建的Z型异质结信号关闭型光电化学（PEC）生物传感器，结合酶介导的聚合-切割三循环系统（polymerization-cleavage three-cycle），实现了疾病相关RNA片段的高灵敏度检测（检测限0.34 fM）。该传感器通过π-π堆叠和能级匹配策略显著提升光电子传输效率，为生物医学分析和临床诊断提供了新工具。

　　

Highlight

本研究创新性地采用TPAPy-IPOP/MWCNTs复合材料与MoS₂ QDs构建Z型异质结，形成高效光电流信号转换体系。通过π-π堆叠作用固定导电多壁碳纳米管（MWCNTs），并结合酶介导的聚合-切割三循环扩增技术，将微量目标RNA转化为大量输出DNA，触发电极表面MoS₂ QDs标记的ssDNA解离，实现信号关闭式检测。

Characterization of diverse nanomaterials

扫描电镜（SEM）显示TPAPy-IPOP呈现层状堆叠结构（图1A），MWCNTs为典型纳米管形态（图1B），二者复合后碳管锚定在聚合物表面（图1C）。X射线光电子能谱（XPS）证实材料中C、N、O元素的特征峰，验证了TPAPy-IPOP的D-A-D（给体-受体-给体）结构及其与MWCNTs的协同作用。

Conclusion

该生物传感器通过Z型异质结产生超高初始光电流，结合核酸扩增技术实现信号显著抑制，对RNA片段的检测限低至0.34 fM。这种策略为疾病基因检测提供了高灵敏度平台，可拓展至其他遗传病筛查领域。

（注：翻译部分已去除文献引用标识[1]、图示标识Fig.1等非正文内容，专业术语如SEM、XPS等保留英文缩写并添加中文注释）