基于手风琴状MXene/PANI-Pd负载双适配体滚环扩增3D DNA网络的循环肿瘤细胞高灵敏度检测新策略

为解决循环肿瘤细胞(CTCs)检测灵敏度低和细胞回收损伤大的难题，成都医学院团队开发了一种基于MXene/PANI-Pd纳米复合材料和双适配体滚环扩增(RCA)3D DNA网络的电化学生物传感器。该传感器通过Ti3C2 MXene的金属活性位点、PANI的电子传递效率和Pd NPs的催化特性显著提升检测性能，结合CRISPR/Cas12a系统实现细胞无损回收，对MCF-7细胞的检测限低至8 cells/mL，为肿瘤转移研究提供了新工具。

　　

肿瘤转移是癌症患者死亡的主要原因，而循环肿瘤细胞(CTCs)作为肿瘤转移的"种子"，在血液中的含量极低且异质性强，传统检测方法面临灵敏度不足和细胞回收困难的挑战。现有技术如流式细胞术和拉曼成像虽有一定效果，但存在设备昂贵或操作复杂等问题。电化学生物传感器因其微型化和高灵敏度优势备受关注，但如何同时实现CTCs的高效捕获、灵敏检测和无损释放仍是亟待突破的科学难题。

成都医学院的研究团队在《Biosensors and Bioelectronics》发表的研究中，创新性地将二维材料MXene与导电聚合物聚苯胺(PANI)、钯纳米颗粒(Pd NPs)复合，构建了"手风琴状"MXene/PANI-Pd纳米复合材料作为传感界面。通过双适配体(sgc8c和SYL3C)引导的滚环扩增(RCA)技术生成三维DNA网络，结合CRISPR/Cas12a系统的精准剪切功能，成功开发出兼具高灵敏度与细胞无损回收能力的CTCs检测平台。

关键技术包括：(1)MXene/PANI-Pd纳米复合材料的制备与表征；(2)双适配体RCA 3D DNA网络的构建；(3)CRISPR/Cas12a激活系统的设计；(4)电化学性能测试与细胞捕获效率评估。研究使用MCF-7细胞作为模型，通过临床血样验证检测效能。

MXene/PANI-Pd的形貌与电化学表征
扫描电镜显示MXene呈现典型的层状 accordion 结构，PANI-Pd为空心管状，二者复合后形成交错网络。电化学测试表明，该复合材料具有更大的活性表面积和更快的电子转移速率，其电流响应比单一组分提高3.2倍。

双适配体RCA 3D DNA网络的捕获性能
通过交替排列sgc8c和SYL3C适配体的超长DNA链自组装形成三维网络，对MCF-7细胞的捕获效率达92%，较单适配体策略提高40%。该网络通过增强与上皮细胞黏附分子的相互作用实现特异性识别。

传感器的分析性能
在优化条件下，传感器对MCF-7细胞的线性检测范围为10-1×10⁶ cells/mL，检测限低至8 cells/mL，远优于现有ELISA方法。临床样本检测显示与病理结果高度一致。

CRISPR/Cas12a介导的细胞释放
激活的Cas12a核酸酶特异性剪切DNA网络中的双链DNA(dsDNA)，15分钟内释放率达85%，且细胞存活率>95%。释放的细胞可成功进行后续培养和基因分析。

这项研究的重要意义在于：首次将MXene/PANI-Pd的电化学优势与双适配体RCA的分子识别特性相结合，突破了CTCs检测灵敏度与细胞活性保持难以兼得的技术瓶颈。CRISPR/Cas12a系统的引入为细胞无损回收提供了新思路，使捕获的CTCs可用于后续分子生物学研究。该平台的设计理念可扩展至其他稀有细胞分析，为肿瘤转移机制研究和个体化治疗监测提供了创新工具。研究获得四川省中央引导地方科技发展专项等多个项目支持，展现了良好的临床转化前景。