阿尔茨海默病（AD）是一种日益普遍的疾病，也是全球范围内最为常见的疾病之一。该疾病具有不可逆性，在出现临床症状之前，大脑就已经出现了功能和结构上的变化，这使得疾病的诊断变得十分困难[[1], [2], [3]]。根据世界卫生组织及2024年世界阿尔茨海默病报告的数据，88%的痴呆症患者患有阿尔茨海默病，到2050年全球患阿尔茨海默病的人数将达到1.52亿，使其成为全球第二大常见疾病[4]。近期研究指出，血液中的生物标志物微小RNA与大脑功能变化之间存在关联，它们在疾病早期发展过程中起着重要作用[[5], [6], [7], [8], [9]]。
微小RNA是一种长度为19-25个核苷酸的非编码RNA序列，它们通过特异性结合到基因的3'非翻译区来调控基因表达[10]。某些微小RNA是与阿尔茨海默病病理生理过程相关的年龄相关生物标志物，它们能够为阿尔茨海默病中神经元细胞的特异性、分化以及突触可塑性提供分子层面的见解，同时也有助于区分疾病的临床前期阶段[7]。研究表明，阿尔茨海默病患者的脑组织和血清样本中有多种微小RNA的表达发生异常，其中包括miRNA-29、miRNA-124、miRNA-128、miRNA-137和miRNA-149等。已有研究证明，miRNA-29和miRNA-149与散发性阿尔茨海默病中的β-淀粉样蛋白聚集以及神经纤维缠结有关[11][12]。miRNA-124则可以调控参与β-淀粉样蛋白斑块形成的限速酶——β位点淀粉样蛋白切割酶（BACE1）的活性[13]。此外，miRNA-101能够抑制淀粉样前体蛋白（APP）的活性，从而影响β-淀粉样蛋白斑块的积累[14]。而miRNA-146a-5p的缺失可通过p38 MAPK信号通路抑制活性氧的产生，进而避免神经元功能紊乱，从而阻止阿尔茨海默病的发展[15]。
在所有微小RNA中，miRNA-128因在阿尔茨海默病患者体内表达升高，且可通过调控多种关键酶和蛋白质在疾病进展中发挥重要作用，而被视为一种可用于阿尔茨海默病早期诊断的血液生物标志物[16]。miRNA-128能够靶向转录因子EB（TFEB），抑制TFEB的活性会导致溶酶体相关基因的表达下降，其中包括组织蛋白酶B和组织蛋白酶D，以及自噬-溶酶体途径的相关成分。此外，自噬-溶酶体途径的功能障碍还会导致阿尔茨海默病患者大脑中β-淀粉样蛋白的积累[17,18]。同时，miRNA-128还能通过NF-kB通路靶向过氧化物酶体增殖物激活受体-γ，进一步加速阿尔茨海默病的进展[19]。它还参与调控共伴侣蛋白BAG2的生成，从而影响tau蛋白的降解过程[20]。在阿尔茨海默病患者的胎儿海马体及成年海马体中，miRNA-128的相对含量均有所变化，这一现象表明它与阿尔茨海默病的病理过程存在功能上的关联[21]。
miRNA-128不仅能在脑组织中调控β-淀粉样蛋白或tau蛋白的积累与降解，还能在血液中发挥相同作用。由于这类分子具有无创性且在生物流体中稳定性较高，相比其他生物标志物，它们更适合作为阿尔茨海默病早期诊断的指标。因此，基于微小RNA的早期诊断方法有望有效降低阿尔茨海默病的发病风险，甚至可将其降低三分之一[22]。
目前，用于检测微小RNA的传统方法包括Northern印迹法[23]、微阵列技术[24]、实时PCR技术[25]、质谱分析法[26]以及下一代测序技术[27]。尽管这些方法在微小RNA检测方面具有较高的灵敏度，但它们存在设备昂贵、操作复杂、需要大量样本以及样本预处理繁琐等缺陷[28]。因此，亟需开发出一种高灵敏度、低成本且便于现场使用的检测装置，以实现阿尔茨海默病的早期诊断、病情评估以及病理机制的研究。在这方面，cDNA传感器凭借其选择性强、可在现场使用以及具备定量检测能力等优点，克服了传统方法的局限性。此外，作为针对阿尔茨海默病血液生物标志物的先进诊断手段，cDNA传感器不仅具有无创性和低成本的优势，还为早期诊断提供了可能，同时也代表着检测技术向更高灵敏度、更高精准度发展的方向，有助于开发更有效的治疗方法。在cDNA传感器中融入各种纳米材料，如导电纳米粒子如金[29]、银[30,31]、铂[32]，金属氧化物如氧化锌[33]、二氧化钛[34]、氧化锡[35]；导电聚合物如聚苯胺、聚吡咯和PEDOT等[36]，以及金属有机框架[37]，可以有效提高表面的表面积与体积比，让更多的生物受体附着在传感器表面，进而提升目标分子的负载密度。这种整合对于实现精准、灵敏的目标分析至关重要，也为开发纳米复合材料提供了可能性。
在各类电活性材料中，镍基金属有机框架属于金属有机框架的一个分支，它是通过镍金属离子与有机连接剂结合而成的。由于其结构灵活、比表面积极高且孔隙率可调控，这类材料能够通过尺寸筛选效应阻止较大分子向活性位点扩散，因此在电化学传感领域备受关注[[38], [39], [40]]。它们还可以作为高分散性导电贵金属的固定载体[41]。此外，还在镍基金属有机框架纳米片表面吸附金纳米粒子，进一步提升电化学cDNA传感器的催化性能[42,43]。
在本研究中，我们开发了一种用于高灵敏度、选择性检测miRNA-128的cDNA传感器平台。金纳米粒子与镍基金属有机框架在氟锡氧化物电极上的协同作用能够增强电子转移过程，从而提升传感器的灵敏度并保证其稳定性。通过链霉亲和素将特异性针对miRNA-128的生物素化互补DNA固定在金纳米粒子及镍基金属有机框架修饰的电极表面，即可实现miRNA-128的检测。btn-cDNA与miRNA-128之间的特异性杂交反应形成了miRNA-128/btn-cDNA/SV/Au/MOF-NS/FTO生物传感平台[44,45]。
