基于Cs3Bi2Br9量子点/BiOBr异质结与APE1酶驱动双足DNA行走器的光电化学生物传感器用于miRNA-320d超灵敏检测

本综述创新性地构建了基于无铅钙钛矿Cs3Bi2Br9 QDs/BiOBr Z型异质结的光电传感平台，通过APE1酶驱动三维双足DNA行走器（DNA Walker）实现信号放大，实现了对癌症标志物miRNA-320d的超高灵敏度检测（检测限0.1 fM），为microRNA检测提供了新材料与酶-DNA协同放大新策略。

　　

Highlight

Reagents and Apparatus

本研究使用的试剂与仪器详细信息见支持信息。

Synthesis of Cs₃Bi₂Br₉ QDs

首先将油酸（2 mL）与无水乙醇（20 mL）加入三颈烧瓶，于80°C剧烈搅拌。随后将CsBr（0.1702 g）、BiBr₃（0.2405 g）和辛胺（132 μL）溶于二甲基亚砜（3 mL）形成Cs₃Bi₂Br₉前驱体溶液。取2 mL前驱体溶液缓慢滴入油酸/乙醇混合液中，反应10分钟后离心收集沉淀，用乙醇洗涤三次后分散于环己烷备用。

Synthesis and characterization of Cs₃Bi₂Br₉ QDs and Cs₃Bi₂Br₉ QDs/BiOBr

通过高分辨透射电镜（HRTEM）观察Cs₃Bi₂Br₉ QDs和Cs₃Bi₂Br₉ QDs/BiOBr的微观结构。如图1A所示，单分散Cs₃Bi₂Br₉ QDs呈现准球形形态。将其分散于水相后形态显著变化，形成核壳纳米结构（图1B）。HRTEM分析（图1C）显示清晰的晶格条纹，面间距3.25 ?和3.28 ?分别对应Cs₃Bi₂Br₉的（024）晶面和BiOBr的（102）晶面，证实异质结成功构建。X射线衍射（XRD）图谱中（图1D），Cs₃Bi₂Br₉ QDs/BiOBr出现双特征衍射峰，进一步验证复合材料形成。紫外-可见吸收光谱（图1E）显示异质结吸收边发生红移，表明光捕获能力增强。通过Mott-Schottky曲线计算得出Cs₃Bi₂Br₉ QDs和BiOBr的平带电位分别为-0.82 V和1.38 V（vs. Ag/AgCl），能带结构分析证实Z型异质结机制（图1F），该结构有效促进电荷分离并增强光电流响应。

Conclusions

本研究通过原位半导体生成、三维双足DNA行走器与酶催化技术，基于无铅钙钛矿光活性材料实现信号调控，构建了新型PEC生物传感器用于miRNA-320d灵敏检测。首先，Z型异质结使Cs₃Bi₂Br₉ QDs/BiOBr产生强大光电流。其次，通过催化发夹组装（CHA）形成三维双足DNA行走器，该行走器在电极表面执行高效步行运动，结合APE1酶特异性切割功能实现信号放大，最终达成超灵敏检测目标。