类胰岛素生长因子-1（IGF-1）是一种多肽蛋白激素，由肝脏在生长激素（GH）刺激下产生，与胰岛素在结构和功能上具有相似性。IGF-1在整个生命过程中至关重要，从胎儿发育到成年阶段。它不仅对细胞代谢、内分泌稳态以及生长发育的调节起着关键作用 [1], [2], [3]，还与多种病理状况有关，包括肢端肥大症、巨人症、生长激素缺乏症和前列腺癌 [4], [5], [6]。鉴于IGF-1的异常表达水平与多种人类疾病相关，其测量在临床诊断和治疗早期阶段具有重要的价值。因此，开发快速、灵敏和可靠的IGF-1检测方法具有重要的实际意义。
迄今为止，基于电化学发光、荧光和电化学技术的生物传感器已广泛用于IGF-1的定量测量 [7], [8], [9], [10]。其中，电化学生物传感器引起了最大的关注，因其具有宽线性范围、优异灵敏度和良好的重复性 [11], [12], [13]。例如，Liu课题组报道了一种基于还原氧化石墨烯-硫化锡纳米复合材料的无标记电化学生物传感平台，该复合材料经金纳米粒子（AuNPs）修饰，用于检测IGF-I [10]；Maleki等人制备了一种电化学生物传感器，采用电纺PAN/麦谷蛋白-rGO纳米纤维用于IGF-1的超灵敏检测 [14]。尽管这些电化学传感器很有前景，但大多数采用单信号输出模式测定IGF-1，且主要依赖于单一生物标志物的识别，这使得传感器的准确性高度依赖于对该唯一信号的准确定量。此外，这些生物标志物的特异性和丰度表现出相当大的复杂性，甚至微小的变化就可能导致不同的细胞身份。因此，复杂的环境监测可能导致单信号测量和单靶识别中出现假阳性结果。相比之下，基于双重识别策略的三明治式比率电化学生物传感器，利用两种不同电活性物质在不同电位下信号的比值作为输出，可以有效消除环境因素的影响，同时大大提高灵敏度、可靠性和精度 [15], [16], [17]。
共价有机框架（COFs）是一类新兴的多孔结晶材料，其特征是规则有序的孔道，由有机分子构件通过共价键合构建而成。这些框架具有众多优势属性，如广阔的表面积、高孔隙率、优异的结晶度、可调的孔径、稳健的稳定性以及低毒性，使其适用于多种多样的应用 [18], [19], [20]。值得注意的是，由于COFs由低原子量的有机组分构建而成，它们表现出较低的毒性和增强的生物相容性。此外，由于其结构中丰富的π-共轭作用和多种官能团，COFs作为构建生物传感界面用于生物标志物检测的优越平台，在生物分析化学中具有巨大的潜力 [21], [22]。此外，凭借其结构多样性、高载药能力和明确的结晶度，COFs最近被认为是封装信号分子以实现信号放大的理想支架 [23], [24]。
衍生碳材料通过物理或化学热解各种前驱体获得，也具有高表面积和优异的导电性。这些特性使其在分离、气体储存、催化和电化学适配体传感器中得到应用 [25], [26], [27]。鉴于COFs和衍生碳材料的互补优势，可以设想COF衍生碳材料可能兼具高孔隙率、可调结构和优异的导电性，使其成为比率生物传感中信号放大的理想支架。
基于此，我们构建了一种新型信号开-关型三明治式比率电化学免疫传感器，用于IGF-1的超灵敏测量。该传感器利用金纳米粒子工程化碳基COFs（Au@C-COFs）的电催化特性，同时结合硫因（Thi）富集炔基COFs（Thi@aCOFs）实现信号放大。具体而言，Au@C-COFs作为构建免疫传感界面的基础，提供增大的表面积、优越的电子传输能力和改性电极上的强催化性能，同时为后续固定化IGF-1抗体提供丰富的位点。得益于Au@C-COFs卓越的电催化活性，羟基醌（HQ）向对苯醌（BQ）的氧化得到有效催化，产生显著增强的检测信号。同时，将硫因负载到aCOFs上制备Thi@aCOFs，通过共价修饰促进IGF-1适配体（AptIGF-1）的孵育，并进一步增强传感信号。Au@C-COFs的稳健电催化性能与硫因提供的信号增强相结合。利用这一设计，所得的比率电化学生物传感器被有效用于缓冲液和实际人血清样本中IGF-1的精确免疫分析，实现了高灵敏度。该策略在临床分析和IGF-1的准确测量方面具有重要的前景。
