基于纳米等离子体探针与分子印迹聚合物的SARS-CoV-2检测技术：灵敏度较RT-PCR提升百万倍

研究人员针对TP53基因突变检测的灵敏度与特异性难题，开发了一种仿生多异质结光电化学(PEC)生物传感器。通过构建章鱼状DNA-CdS量子点网络与多价Au-S键界面工程，实现了0.019 pM的超灵敏检测，为癌症早期诊断提供了新工具。该研究创新性地整合了MXene-TiO2异质结、表面等离子体共振及DNA自组装技术，发表于《Microchemical Journal》。

　　

在肿瘤精准诊疗领域，TP53基因作为"基因组守护者"的突变检测一直面临重大挑战。传统光电化学(PEC)生物传感器受限于探针取向混乱、杂交效率低和界面电荷复合等问题，难以满足临床对超灵敏检测的需求。尤其当面对复杂生物样本时，信号干扰和背景噪声往往导致假阴性结果。

为解决这些难题，聊城大学化学化工学院山东省化学储能与新型电池技术重点实验室的Fengqi Zhang、Qingwang Xue团队受章鱼触手结构启发，开发了一种革命性的多异质结PEC检测平台。该研究通过仿生DNA自组装和界面工程创新，实现了TP53基因突变检测灵敏度达0.019 pM，较现有技术提升两个数量级，相关成果发表于《Microchemical Journal》。

研究团队采用三项核心技术：1) 电纺自支撑TiO₂@MXene纳米纤维作为信号发生器；2) TdT酶介导的DNA纳米线原位生长形成"章鱼触手"；3) 链霉亲和素-生物素系统构建三维DNA-CdS量子点网络。通过整合表面等离子体金纳米颗粒(AuNPs)形成的肖特基结，实现了光生载流子的高效分离。

【可行性验证】
凝胶电泳证实TP53触发TdT聚合形成T-rich DNA纳米线，与A-rich DNA-链霉亲和素基质通过AT配对构建三维网络。光电测试显示TiO₂/MXene/AuNPs异质结的光电流强度较单一组分提升3.8倍。

【多异质结表征】
X射线光电子能谱证实MXene与TiO₂形成紧密界面。电子顺磁共振捕获到超氧自由基(·O₂^-)和空穴(h⁺)信号，证实Z型电荷转移路径。原子力显微镜显示DNA-CdS网络高度有序排列，量子点密度达2.8×10¹¹ particles/cm²。

【分析性能】
传感器在0.05-100 pM范围内呈现优异线性(R²=0.997)，检测限低至19 fM。对单碱基错配序列的选择性因子达8.6，血清样本回收率98.2-103.7%，RSD<5%。连续光照2小时信号衰减仅4.3%，显著优于传统CdS/TiO₂体系(衰减32%)。

这项研究通过仿生多异质结设计解决了PEC传感器三大核心难题：1) 章鱼状结构确保探针空间精准排列；2) 多价Au-S键增强界面耦合强度；3) MXene介导的级联异质结优化电荷再分布。所开发的平台不仅为TP53相关肿瘤的液体活检提供新工具，其模块化设计理念还可拓展至其他核酸标志物检测领域。电子-空穴对的空间分离效率和界面键合策略为新一代生物传感器设计提供了范式转移。