基于SnS2/CdS异质结纳米材料与酶驱动双足DNA步行器协同作用的高灵敏度ctDNA光电化学生物传感平台

本文创新性地构建了基于SnS2/CdS异质结光电材料与双足DNA步行器（DNA walker）协同作用的"信号开启"型光电化学（PEC）传感器，通过"光电流开关-级联切割"双模式信号放大策略，实现了循环肿瘤DNA（ctDNA）的超灵敏检测（检测限低至0.3 fM）。该平台巧妙融合半导体能带调控与核酸动态响应优势，为肿瘤液体活检技术提供了兼具高精度与强抗干扰特性的动态分析新范式。

　　

亮点

本研究开创性地将SnS₂/CdS异质结纳米材料与酶驱动双足DNA步行器深度融合，通过半导体能带工程与分子机器的程序化运动协同调控界面电荷转移，实现了ctDNA检测灵敏度（可达0.3 fM）与特异性的双重突破。

材料特性

扫描电镜（SEM）与高分辨透射电镜（HR-TEM）显示SnS₂呈花瓣状均匀分布，CdS为纳米颗粒聚集体。X射线光电子能谱（XPS）证实二者成功构建n-n型异质结，紫外可见漫反射光谱（DRS）显示其带隙匹配（SnS₂: 2.35 eV，CdS: 2.2 eV），光电流强度提升17倍。

多重循环扩增与双足步行器构建

ctDNA触发级联反应：

1. 与发夹结构Hp特异性结合暴露Exo III酶切位点，释放S1引物链

2. S1驱动H2发夹构象转变为环形DNA步行器

3. 在Nb.BbvCI酶作用下，步行器定向切割电极表面H1发夹，剥离二茂铁（Fc）猝灭单元，显著恢复SnS₂/CdS光电流信号

结论

该传感系统通过"识别-扩增-运动-输出"全链式反应设计，整合了：

• 异质结材料能带调控优势

• 双酶（Exo III/Nb.BbvCI）驱动的级联放大

• 分子机器的空间程序化运动

  为临床ctDNA痕量检测提供了动态分析新工具，推动肿瘤液体活检技术走向实际应用。