基于MXenes@MnCoZDH@Au纳米复合材料的比色传感器用于肺癌循环肿瘤细胞的可视化检测

　　本研究针对循环肿瘤细胞(CTCs)检测存在的低纯度、耗时长、成本高和特异性不足等临床难题，开发了一种集成核酸适配体功能化磁性纳米颗粒捕获探针与MXenes@MnCoZDH@Au NPs信号放大纳米探针的超灵敏可视化检测平台。该传感器通过模拟过氧化物酶活性实现吸光度与CTCs浓度的线性响应，检测范围达10-106 cells/mL，检测限低至2 cells/mL，为肺癌液体活检提供了高特异性、高灵敏度的创新解决方案。

　　

肺癌作为全球癌症相关死亡的首要原因，其精准诊疗面临重大挑战。循环肿瘤细胞(CTCs)作为肿瘤早期诊断和实时监测的关键生物标志物，在非小细胞肺癌(NSCLC)诊疗中具有重要价值。然而现有检测技术受限于CTCs在血液中的极低浓度和高度异质性，普遍存在灵敏度不足、操作复杂等问题。传统方法如表面等离子体共振(SPR)和拉曼光谱虽具高灵敏度，但依赖昂贵设备且难以实现床旁检测。比色传感技术凭借可视化读取、成本低廉和便携性强等优势，成为突破临床转化瓶颈的新方向。

为解决这一难题，复旦大学附属浦东医院的研究团队创新性地开发了基于MXenes@MnCoZDH@Au NPs复合纳米材料的比色传感器。该研究通过整合二维材料MXenes的高导电性、金属有机框架MnCoZIF-67衍生的双功能氢氧化物(MnCoZDH)的催化活性，以及金纳米颗粒(Au NPs)的信号放大效应，构建了具有卓越模拟过氧化物酶活性的纳米探针系统。配合表皮生长因子受体(EGFR)和上皮细胞粘附分子(EpCAM)靶向的核酸适配体功能化磁珠，实现了CTCs的高效捕获与信号转导。相关成果发表在《Analytica Chimica Acta》期刊。

关键技术包括：(1)采用溶剂热法合成Fe₃
O₄
@PDA磁性纳米颗粒作为捕获探针；(2)通过Mn掺杂和碱处理将ZIF-67转化为具有更高催化活性的MnCoZDH；(3)利用MXenes基底负载MnCoZDH@Au构建复合信号探针；(4)建立吸光度与CTCs浓度的线性检测模型。研究使用临床样本验证了方法的可靠性。

【材料表征】透射电镜(TEM)显示Fe₃
O₄
@PDA NPs具有220 nm的核壳结构，X射线衍射(XRD)证实了MnCoZDH的成功合成。MXenes@MnCoZDH@Au复合材料表现出更大的比表面积和均匀的Au NPs分布。

【性能优化】系统优化后，传感器对EpCAM阳性细胞的检测限达2 cells/mL，线性范围跨越5个数量级。交叉实验证实其对白细胞等干扰物质具有高度特异性，回收率在94.2%-106.8%之间。

【临床验证】在42例NSCLC患者血样检测中，传感器检出率显著高于CellSearch系统，且与肿瘤分期呈正相关，证实其临床适用性。

该研究创新性地将MXenes材料与MOF衍生物相结合，解决了传统纳米酶稳定性差、催化效率低的问题。MnCoZDH的碱性处理不仅减小了粒径、增大了比表面积，更通过Mn/Co双金属协同效应提升了催化活性。Au NPs的引入进一步通过局部表面等离子体共振效应增强显色信号。这种"捕获-信号"双功能平台的设计，实现了从复杂生物样本中直接可视化检测CTCs的技术突破。

研究结论表明，这种新型比色传感器兼具高灵敏度、优异特异性和操作简便性，克服了现有技术对专业设备和复杂前处理的依赖。特别是智能手机辅助的比色分析功能，使其在资源有限地区具有显著应用优势。该技术为肿瘤液体活检提供了创新工具，对实现癌症早筛和个体化治疗具有重要推动作用。未来通过扩大临床样本验证和多重标志物检测体系的开发，有望成为转化医学领域的标杆性技术。