基于点击化学的碳纸固态纳米通道集成技术用于促甲状腺激素的超灵敏检测

本文推荐一种基于Toray碳纸的新型固态纳米通道(SSNs)传感平台，通过APTES-降冰片烯溶胶-凝胶修饰和点击化学（四嗪-降冰片烯IEDDA反应）实现促甲状腺激素(TSH)的快速检测。该技术将检测限(LOQ)提升100倍（0.3-600 pg mL-1），为甲状腺癌筛查提供高灵敏度方案，并拓展了商业化碳纸在生命健康领域的应用价值。

　　

Highlight

本研究成功开发了一种创新性的固态纳米通道传感平台。通过在Toray碳纸上集成APTES-降冰片烯溶胶-凝胶涂层，并结合分体式适配体策略与点击化学（四嗪-降冰片烯反应），实现了促甲状腺激素(TSH)的特异性捕获，并将其定量转化为可测量的稳态电流信号。

实验部分

所有实验细节，包括本工作中使用的试剂和仪器、APTES-降冰片烯的合成、碳纸功能化、适配体的筛选与修饰、新型SSNs的电化学测量以及TSH活性检测，均列在电子补充信息(ESI)中。

新型SSNs的表征

以Toray碳纸作为固态纳米通道的基底，通过老化过程获得纳米级孔隙。扫描电镜(SEM)结合能谱分析(EDS)揭示了碳纸表面的功能化效果：未修饰的原始碳纸呈现纤维网状结构（图1a），而修饰后的表面形成均匀的溶胶-凝胶层，X射线光电子能谱(XPS)证实了硅(2p)和氮(1s)特征峰的出现，验证了APTES-降冰片烯的成功修饰。原子力显微镜(AFM)显示表面粗糙度从15.6 nm降至8.3 nm，共聚焦显微镜(CLSM)观察到明显的四嗪荧光信号，傅里叶变换红外光谱(FTIR)中1720 cm^-1处的羰基峰证实了点击反应的发生。

结论

该技术通过分体式适配体的空间互补效应，在TSH存在时形成三元复合物，并利用点击化学的超快动力学实现目标物高效富集。与ELISA试剂盒相比，检测灵敏度提升两个数量级，对5例甲状腺分化癌患者血清样本的检测结果与传统方法高度一致。这项工作不仅为肿瘤标志物检测提供了新工具，还探索了点击化学在固态纳米通道生物传感器中的多功能应用。