基于镧系铕纳米棒双循环放大的开关式电化学发光生物传感器用于地中海贫血突变的无创产前超灵敏检测

本工作开发了一种基于镧系铕纳米棒（EuBTC）的开关式电化学发光（ECL）生物传感器，通过催化发夹组装（CHA）和核酸外切酶驱动的靶标循环（TSDR）双重放大策略，实现了对地中海贫血突变基因CD122（IVS-II-654）和CD17（密码子17）的超灵敏检测。该传感器在临床血清样本中表现出高回收率（97.7–108.0%）和低偏差（RSD <4.1%），为无创产前诊断（NIPT）提供了创新解决方案。

　　

Highlight

本研究通过水热法合成的镧系铕纳米棒（EuBTC）具有独特的西兰花状纳米结构，其活性位点丰富，电子传输效率较传统球形MOFs提升3.2倍。结合催化发夹组装（CHA）和T7核酸外切酶驱动的靶标循环（TSDR）双重放大机制，实现了对地中海贫血突变基因CD122和CD17的序贯检测。传感器检测限分别达0.739 fM（CD122）和0.301 fM（CD17），较现有PCR方法提升2–3个数量级。

Conclusions

本研究成功构建了一种基于EuBTC的开关式电化学发光生物传感器，具备三项核心创新：

1. 1.
   镧系铕纳米棒独特的结构显著提升了电荷传输效率和底物接触能力；
2. 2.
   CHA与TSDR双循环放大策略实现了信号指数级增强；
3. 3.
   “on-off-on”信号切换模式有效避免了多重检测中的信号串扰。该平台不仅为地中海贫血的无创产前筛查提供了高灵敏度工具，还可通过模板调整拓展至其他疾病相关基因突变的检测。