3.3纳米材料组装界面


纳米材料组装界面一般通过改变界面处的传质来提高生物传感器的便捷性。BESANT等开发了纳米材料JD足球反波胆APP下载，用于研究生物传感器的灵敏度；他们通过在硅片上制备电沉积后组装巯基适配体来制备纳米材料JD足球反波胆APP下载，并进行分子动力学模拟，证实了纳米材料JD足球反波胆APP下载可以抑制适配体聚集，并增加界面传质，从而提高适配体的识别性能；该研究结果显示，纳米材料JD足球反波胆APP下载适配体传感器的灵敏度与普通电极相比，提高了10 000倍；并发现纳米材料JD足球反波胆APP下载传感器的超高灵敏度具有很多优势，如可以在30 min内检测到细菌的RNA。基于纳米材料JD足球反波胆APP下载的适配体检测平台可用于检测一系列生物标志物，包括病原抗菌药物耐药性标志物和肿瘤生物标志物。


3.4基于框架核酸的组装界面


框架核酸的中空结构使空间能够被最大化利用，非常适合在界面处组装，可以提供具有低成本和高重现性的高分辨率的界面。适配体连接的框架核酸锚定到界面上，可用于生物传感的开发。PEI等在框架核酸的顶部连上1个适配体，结果显示，凝血酶与适配体形成了稳定的夹层结构，这一方法可用来特异性检测凝血酶。类似的方法也可以应用于其他标志物的检测。


4适配体传感器在生物标志物检测中的应用


4.1用于肿瘤生物标志物检测


目前，适配体生物传感器已被用于各种肿瘤生物标志物、抗原和细胞的检测，如人类表皮生长因子受体2、血管内皮生长因子、表皮生长因子受体、PDGF黏液蛋白1、前列腺特异性抗原和癌胚抗原。


4.1.1抗原类生物标志物检测过去几十年，基于适配体的生物传感器因其良好的灵敏度和选择性、快速响应和低成本等优点，被广泛应用于低浓度抗原类标志物的检测。癌胚抗原（carcinoembryonic antigen，CEA）是在胚胎内胚层上皮中发现的潜在生物标志物，一般用于监测结直肠癌的治疗效果，以及辅助诊断乳腺癌、胃肠道肿瘤、肝癌、肺癌、卵巢癌和胰腺癌。MAZLOUM-ARDAKANI等开发了一种基于多壁碳纳米管、血红素和石墨烯纳米片的电化学适配体传感器，用于检测CEA，线性范围为1.0×10-15～1.0×10-8g/mL，检测限为0.82 fg/mL；检测原理为纳米复合材料多壁碳纳米管可提高导电性，并加速血红素和电极之间的电子转移，当CEA结合适配体时，血红素的信号会进一步降低。这种低成本、高灵敏度和特异性的生物传感器在临床样本CEA检测中有较大的应用价值。见图1。

图1用于检测CEA的适配体传感器的制备和工作示意图


4.1.2循环肿瘤细胞检测


循环肿瘤细胞由原发肿瘤组织脱落后，可进入血液循环和淋巴循环，因其在肿瘤转移早期阶段出现，已成为癌症监测和诊断的重要生物标志物。YANG等开发了一种DNA标记夹心电化学生物传感器，基于3D石墨烯和金纳米笼/氨基化多壁碳纳米管混合物，采用差分脉冲伏安法检测乳腺癌细胞MCF-7；由于纳米材料具有放大信号的优势，这种电化学传感器检测MCF-7细胞时表现出高特异性和高灵敏度的优势，检测范围为1.0×102～1.0×106个/mL，检测限低至80个/mL。这种方法具有很大的实际应用潜力，在癌症诊断中具有较好的前景。


4.1.3外泌体检测


外泌体是一种细胞外囊泡，直径为30～150 nm，可以调节肿瘤微环境，被认为是最重要的肿瘤生物标志物之一。


ZHOU等将适配体固定在电极的表面，在互补适配体的一端修饰电活性物质亚甲蓝，当目标外泌体存在时，CD63适配体可以识别外泌体上的CD63蛋白膜，电活性物质在电极上的电信号发生改变，从而实现外泌体的检测。见图2。

图2基于适配体检测外泌体的示意图


4.2用于心血管疾病生物标志物检测


心血管疾病是人类健康的最大威胁，具有高患病率、高致残率和高死亡率的特点。开发操作简单、灵敏、低成本的心血管疾病生物标志物传感器非常必要。QIAO等开发了基于适配体-MoS2纳米共轭物的电化学传感器，用于检测心肌肌钙蛋白I，并与基于Au SiO2 Au纳米颗粒的电化学传感器的检测效能进行比较，结果显示，2种传感器均可以检测人血液样本中的心肌肌钙蛋白I，但基于适配体-MoS2纳米共轭物的电化学传感器检测心肌肌钙蛋白I的线性范围为10 pmol/L～1.0μmol/L，检测限为0.95 pmol/L，较适配体Au SiO2 Au传感器具有更低的检测限；此外，在不含有肌酸激酶MB同工酶和肌红蛋白的样本中，2种传感器均表现出良好的诊断效能。