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基于氮化物MXene材料的新型電化學傳感器,用于外泌體的識別與檢測

2022-09-30 15:49:33

外泌體作為一種直徑約30-150 nm的脂質雙層膜囊泡,幾乎所有的細胞均可分泌,廣泛分布于人體體液中。外泌體攜帶著起源細胞的多種物質,如膜蛋白、核酸、脂質等,在腫瘤的發生、發展和轉移中起著至關重要的作用,是早期癌癥臨床診斷中的一類重要標志物。電化學方法具有穩定性強、靈敏度高、易操作等特點,使其在臨床診斷、生物傳感、環境監測等方面得到了廣泛的應用。采用電化學生物傳感技術實現外泌體的高靈敏精準檢測對于癌癥的早期診斷、療效評價及預后分析具有重要意義。

  近期,中國科學院蘇州生物醫學工程技術研究所與中科院重慶綠色智能技術研究院研究人員開發了一種基于二維過渡金屬碳/氮化物MXene材料的新型電化學傳感器,用于外泌體的識別與檢測。MXene作為一種新興的二維材料,具備大的比表面積、高的導電性以及較強的催化能力,針對該材料的研究豐富了其在催化、電容器、生物傳感和成像等領域中的應用。

  在該研究中,研究人員通過真空輔助的方法制備二維MXene平面膜,并利用電化學外加電位作用在二維膜表面負載金(Au)納米陣列,得到Au-MXene二維復合膜。一方面,該方法利用了MXene二維材料構筑成膜,能夠負載大量的上皮細胞粘附分子蛋白適配體,特異性識別捕獲外泌體;另一方面,通過超速離心分離純化肺癌細胞(A549)分泌的外泌體,對其進行溶酶體相關膜蛋白適配體修飾,能夠填充復合膜表面未結合的活性位點,進一步放大檢測信號。結果表明,所構建的電化學傳感器對外泌體的檢出限可以達到每毫升58個,具有良好的重復性、寬的檢測范圍以及高的靈敏度。該研究為外泌體的精準檢測提供了一種高靈敏的新平臺,也拓寬了二維材料在生物傳感領域的應用。

  相關研究成果以Hierarchical Au nanoarrays functionalized 2D Ti2CTx MXene membranes for the detection of exosomes isolated from human lung carcinoma cells為題發表在Biosensors and Bioelectronics上。研究工作獲得了國家重點研發計劃、國家自然科學基金委、江蘇省自然科學基金等的資助。

  論文鏈接 

圖片1.png

二維材料復合膜用于外泌體檢測示意圖


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