新型双信号放大电化学传感器实现超灵敏脂多糖（LPS）检测

《Analytica Chimica Acta》：Ultrasensitive electrochemical sensor for lipopolysaccharide detection catalyzed by 3,4,9,10-perylenetetracarboxylic diimide

为解决传统 LPS 检测难题，研究人员开发双信号放大电化学传感器，检测限达 0.25 fg/mL。

　　脂多糖（LPS）是革兰氏阴性菌外膜的糖脂成分，像大肠杆菌这类革兰氏阴性菌表面的 LPS，能与人体免疫系统中单核细胞、巨噬细胞、树突状细胞和 B 细胞的 CD14/TLR4/MD2 受体结合，激活先天免疫，引发细胞因子风暴，进而导致内毒素血症和多器官衰竭。长期低水平暴露的 LPS，还会对自身免疫、肥胖、抑郁和细胞衰老产生不良影响。内毒素血症发病率每年递增 1.5%，9% 的病例会发展为危及生命的败血症。目前检测 LPS 的标准方法是鲎试剂比色法，但该方法成本高昂，传统的鲎变形细胞溶解物（LAL）检测还容易受其他成分干扰。

鉴于此，研究人员开发出一种集成双信号放大的电化学生物传感器。其一，利用苯基硼酸与 LPS 多糖链上顺式二醇的共价结合进行亲和放大；其二，在 615 - 650nm 红光下，通过苝二酰亚胺（PDI）介导的原子转移自由基聚合（Photo - ATRP）进行光催化放大。带有巯基的 DNA 适配体可特异性捕获 LPS，PDI 则能催化二茂铁单体快速聚合，实现指数级信号增强。

该传感器性能卓越，检测限低至 0.25 fg/mL，在 1.0 fg/mL 至 0.1 pg/mL 范围内呈线性响应，在人血清基质中特异性强，几乎不受干扰。

这项研究意义重大，建立了 LPS 检测的新模式。操作简单，通过无金属的 PDI 光催化，摆脱了对酶和纳米材料的依赖；具有临床应用价值，能在血清环境下工作，适用于临床诊断和床旁检测；在催化方面有所创新，证实 PDI 是高效的光催化剂，可用于可控聚合物合成。该传感器制备成本低、响应迅速（小于 4.5 小时）、灵敏度达飞摩尔级，有望成为败血症监测和生物医学研究的变革性工具。