过渡金属掺杂增强基于纸张的光电化学免疫传感技术，用于神经丝轻链蛋白的检测

《Analyst》：Transition metal doping boosting paper-based photoelectrochemical immunosensing for neurofilament light chain protein detection

　　神经退行性疾病早期诊断依赖高灵敏度生物标志物检测，现有光电化学传感器存在稳定性差、效率低和便携性不足等问题。本研究通过Fe掺杂TiO?纳米材料构建可见光响应的纸基三电极系统，采用免疫夹心法实现神经丝轻链蛋白（NEFL）0.01-200 ng/mL宽量程检测，光电转换效率提升31倍，为便携式神经退行性疾病诊断提供新方案。

　　

神经退行性疾病的早期诊断依赖于对其特异性生物标志物的高灵敏度检测。然而，现有的光电化学（PEC）传感技术尽管前景广阔，但在检测稳定性、光电转换效率和便携性方面仍存在显著局限性。本研究提出了一种创新方法，将过渡金属掺杂技术与纸质电极相结合，构建了一种高灵敏度且低成本的纸质传感平台，用于检测神经丝轻链蛋白（NEFL）。通过均匀热处理方法合成了掺铁的TiO₂纳米材料。Fe在TiO₂晶格中的替代形成了一个中间能级，使带隙优化至2.17 eV，从而将光响应范围扩展到可见光谱区域，与纯TiO₂相比，光电流强度提高了31倍。通过模板法制备了印刷碳纸三电极系统，该系统表现出优异的稳定性和重复性。基于免疫夹心模型，目标NEFL的存在会触发葡萄糖氧化酶偶联的金纳米粒子（GOx@Au NP）标记的信号抗体将葡萄糖催化为过氧化氢，进一步增强了Fe-TiO₂的光电流响应，实现了NEFL的宽范围（0.01–200 ng/mL^?1）检测。本研究通过掺铁的TiO₂提高了PEC效率，并解决了纸质电极的便携性问题，实现了对NEFL的灵敏检测，为神经退行性疾病的早期诊断提供了支持。同时，也为宽带隙半导体材料的改性及纸质传感平台的开发提供了理论和实验参考。