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为解决前列腺癌（PCa）早期诊断准确性不足，且传统电化学检测需多次电极修饰的问题，研究人员开发基于 HMCNs-FCA-Hb 的电化学传感器。该传感器可同时检测 PSA 和 SAR，实现无线检测，提升诊断准确性，有临床应用潜力。
前列腺癌（Prostate Cancer，PCa）作为男性健康的 “隐形杀手”，在全球范围内严重威胁着男性的生命健康。它是男性群体中第二常见的癌症，也是导致男性癌症相关死亡的第五大主因。PCa 早期症状十分隐匿，缺乏特异性，很多患者在察觉身体异常时，病情往往已发展到中晚期，错过了最佳治疗时机。目前，通过检测生物标志物来诊断 PCa 是一种常用且有效的手段，其中前列腺特异性抗原（Prostate Specific Antigen，PSA）最为人们熟知。然而，PSA 并非 PCa 的特异性指标，前列腺炎、良性前列腺增生，甚至年龄增长等因素，都可能导致 PSA 水平升高。特别是在 4 - 10 ng/mL 的 “灰色地带”，仅依靠 PSA 检测来判断是否患有 PCa，结果并不准确。为了弥补单一 PSA 检测的缺陷，研究人员将目光投向了肌氨酸（Sarcosine，SAR），它被证实是早期 PCa 的有效生物标志物，在 PSA 检测的 “灰色地带”，SAR 水平与活检结果高度一致。因此，同时检测 PSA 和 SAR，成为提高 PCa 早期诊断准确性的关键。
在检测技术方面，电化学检测凭借其操作简单、灵敏度高、可集成化等优势，在 PCa 生物标志物检测领域备受青睐。但传统的电化学检测方法存在一个明显的弊端，即大多需要对电极进行多次修饰，这不仅让检测流程变得繁琐复杂，而且在修饰过程中还可能损坏电极，影响检测结果的准确性和重复性，限制了其在临床中的广泛应用。
为了攻克这些难题，来自国内的研究人员开展了一项具有创新性的研究。他们致力于开发一种无需电极修饰，就能同时高灵敏度检测 PSA 和 SAR 的电化学传感器。最终，研究人员成功合成了一种新型复合材料 —— 二茂铁羧酸功能化介孔碳纳米球包封血红蛋白（Hydroxylated Mesoporous Carbon Nanospheres-Ferrocenecarboxylic Acid-Hemoglobin，HMCNs-FCA-Hb），并以此构建了电化学传感器。该研究成果发表在《Biosensors and Bioelectronics》杂志上，为 PCa 的早期诊断带来了新的希望。
研究人员在此次研究中运用了多种关键技术方法。首先是材料合成技术，通过将二茂铁羧酸（Ferrocenecarboxylic Acid，FCA）与羟基化介孔碳纳米球（Hydroxylated Mesoporous Carbon Nanospheres，HMCNs）通过酯化反应进行功能化修饰，再进一步封装血红蛋白（Hemoglobin，Hb），成功制备出 HMCNs-FCA-Hb 纳米复合材料。其次是电化学检测技术，利用微电化学工作站捕获检测过程中产生的电信号，并通过蓝牙将信号无线传输至便携式智能设备，最后借助 Matlab 软件对数据进行处理，从而直接输出检测的生物标志物浓度。研究使用的样本为临床血清样本，以此来验证传感器在实际检测中的可行性。
下面来详细看看研究结果：
- HMCNs-FCA-Hb 纳米复合材料的合成与表征：研究人员先按照已有的方法制备出介孔碳纳米球（Mesoporous Carbon Nanospheres，MCNs），并对其进行羟基化处理得到 HMCNs。接着，通过一系列化学反应将 FCA 连接到 HMCNs 上，再封装 Hb，成功获得 HMCNs-FCA-Hb。利用透射电子显微镜（Transmission Electron Microscopy，TEM）和扫描电子显微镜（Scanning Electron Microscopy，SEM）对材料进行表征，确定了其形态和粒径等特征 。
- PSA 的检测性能：在碱性条件下，HMCNs-FCA-Hb 的 Hb 层会被破坏，使得 FCA 释放出来，进而产生氧化电流，用于检测 PSA。实验结果显示，该传感器检测 PSA 的线性范围为 0.001 - 30 ng/mL，检测限低至 0.11 pg/mL（S/N = 3） 。这表明该传感器对 PSA 具有较高的检测灵敏度，能够在极低浓度下准确检测出 PSA 的含量。
- SAR 的检测性能：当存在肌氨酸氧化酶（Sarcosine Oxidase，SOX）时，SAR 会被氧化产生 H?O?，而 HMCNs-FCA-Hb 具有类似过氧化物酶的活性，能够催化 H?O?产生?OH，这些自由基会氧化 3,3′,5,5′ - 四甲基联苯胺（3,3′,5,5′ - Tetramethylbenzidine，TMB），导致氧化电流降低，从而实现对 SAR 的检测。该传感器检测 SAR 的线性范围为 0.01 - 25 μM，检测限为 0.003 μM（S/N = 3） ，展现出良好的检测性能。
- 临床血清样本检测：研究人员将该传感器应用于临床血清样本中 PSA 和 SAR 的检测，结果令人满意。这意味着该传感器不仅在理论上具有良好的检测性能，在实际临床应用中也具有可行性，能够为 PCa 的早期诊断提供准确的数据支持。
在研究结论和讨论部分，该研究成功开发了一种基于 HMCNs-FCA-Hb 的无需电极修饰的电化学传感器，实现了对 PSA 和 SAR 的无线检测。通过碱性触发 Hb 层破坏释放 FCA 检测 PSA，利用 Fe (II) 增强的类似过氧化物酶活性催化 SAR 氧化产生的 H?O?，借助 TMB 氧化实现 SAR 定量。该传感器灵敏度高、选择性好，能够通过微型电化学工作站实现便携式无线检测，为临床血清样本中 PCa 生物标志物的检测提供了一种简便、高效的方法。这一成果对于提高 PCa 早期诊断的准确性具有重要意义，有望推动 PCa 早期诊断技术的临床应用和发展，让更多患者能够在疾病早期得到准确诊断和及时治疗，从而降低 PCa 的死亡率，改善患者的生活质量。同时，该研究也为其他疾病生物标志物的检测提供了新的思路和方法，在生物传感器领域具有广阔的应用前景。
