外泌體作為一種直徑約30-150nm的脂質(zhì)雙層膜囊泡，幾乎所有的細(xì)胞均可分泌，廣泛分布于人體體液中。外泌體攜帶著起源細(xì)胞的多種物質(zhì)，如膜蛋白、核酸、脂質(zhì)等，在腫瘤的發(fā)生、發(fā)展和轉(zhuǎn)移中起著至關(guān)重要的作用，是早期癌癥臨床診斷中的一類重要標(biāo)志物。電化學(xué)方法具有穩(wěn)定性強(qiáng)、靈敏度高、易操作等特點(diǎn)，使其在臨床診斷、生物傳感、環(huán)境監(jiān)測等方面得到了廣泛的應(yīng)用。采用電化學(xué)生物傳感技術(shù)實(shí)現(xiàn)外泌體的高靈敏精準(zhǔn)檢測對(duì)于癌癥的早期診斷、療效評(píng)價(jià)及預(yù)后分析具有重要意義。

近期，中國科學(xué)院蘇州生物醫(yī)學(xué)工程技術(shù)研究所與中科院重慶綠色智能技術(shù)研究院研究人員開發(fā)了一種基于二維過渡金屬碳/氮化物（MXene）材料的新型電化學(xué)傳感器，用于外泌體的識(shí)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(dǎo)電性以及較強(qiáng)的催化能力，針對(duì)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(lǐng)域中的應(yīng)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(xué)外加電位作用在二維膜表面負(fù)載金（Au）納米陣列，得到Au-MXene二維復(fù)合膜。一方面，該方法利用了MXene二維材料構(gòu)筑成膜，能夠負(fù)載大量的上皮細(xì)胞粘附分子蛋白適配體，特異性識(shí)別捕獲外泌體；另一方面，通過超速離心分離純化肺癌細(xì)胞（A549）分泌的外泌體，對(duì)其進(jìn)行溶酶體相關(guān)膜蛋白適配體修飾，能夠填充復(fù)合膜表面未結(jié)合的活性位點(diǎn)，進(jìn)一步放大檢測信號(hào)。結(jié)果表明，所構(gòu)建的電化學(xué)傳感器對(duì)外泌體的檢出限可以達(dá)到每毫升58個(gè)，具有良好的重復(fù)性、寬的檢測范圍以及高的靈敏度。該研究為外泌體的精準(zhǔn)檢測提供了一種高靈敏的新平臺(tái)，也拓寬了二維材料在生物傳感領(lǐng)域的應(yīng)用。

二維材料復(fù)合膜用于外泌體檢測示意圖

相關(guān)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(fā)表在Biosensors and Bioelectronics上。研究工作獲得了國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、國家自然科學(xué)基金委、江蘇省自然科學(xué)基金等的資助。

論文鏈接： https://doi.org/10.1016/j.bios.2022.114647

審核編輯 ：李倩