基于TiO2 /WO3 纳米阵列II型异质结和脂质体电子供体信号放大的高灵敏光电化学免疫传感器研究

　　研究人员针对低丰度生物标志物检测中光电转换效率低和信号不稳定的问题，开发了一种基于TiO2 /WO3 II型异质结纳米阵列（NAs）和脂质体封装抗坏血酸（AA）信号放大策略的光电化学（PEC）免疫传感器。该传感器通过异质结拓宽可见光吸收并促进载流子分离，结合脂质体缩短电子传输路径，实现了炎症性肠病标志物TL1A在10.00 pg/mL至100.00 ng/mL范围内的超灵敏检测（LOD=2.71 pg/mL），为疾病早期诊断提供了新方法。

　　

炎症性肠病（IBD）的早期诊断一直是临床难题，其关键挑战在于缺乏高灵敏度的生物标志物检测技术。传统光电化学（PEC）传感器受限于宽禁带半导体材料（如TiO₂
）的可见光利用率低、载流子复合率高，且传统电子供体（如抗坏血酸）直接溶解于电解液会导致背景信号干扰。针对这些问题，山东某研究团队在《Biosensors and Bioelectronics》发表研究，提出了一种融合II型异质结和脂质体信号放大的创新解决方案。

研究采用阳极氧化法制备TiO₂
纳米管阵列（NAs），通过原位合成WO₃
构建TiO₂
/WO₃
II型异质结，结合密度泛函理论（DFT）、原位X射线光电子能谱（ISI-XPS）和电子顺磁共振（EPR）验证其电荷转移机制；同时设计脂质体封装抗坏血酸（AA）作为信号标签，通过缩短电子传输路径实现信号放大。

主要研究结果

1. 材料表征与机制验证
   XRD显示TiO₂
   /WO₃
   复合材料在23.7°和33.6°出现单斜相WO₃
   特征峰（PDF#43-1035）。DFT计算证实异质结界面形成内置电场，EPR检测到·OH自由基信号减弱，表明WO₃
   有效抑制了TiO₂
   的载流子复合。

2. 传感性能优化
   脂质体-AA系统使电子传输距离缩短至纳米级，光电流强度提升3.8倍。传感器对TL1A的线性检测范围为10.00 pg/mL–100.00 ng/mL，检测限低至2.71 pg/mL，显著优于传统ELISA方法。

3. 实际应用验证
   以TL1A（炎症性肠病新型标志物）为靶标，验证了传感器在复杂生物样本中的特异性，交叉反应率<5%，批间变异系数<8%。

结论与意义
该研究通过II型异质结工程和脂质体介导的电子供体定位释放，解决了PEC传感器灵敏度与稳定性的矛盾。TiO₂
/WO₃
NAs的批间一致性（相对标准偏差<5%）和脂质体的可控释放特性，为临床痕量蛋白检测提供了普适性平台。研究不仅为IBD早期诊断提供新工具，其“异质结+纳米载体”双增强策略可拓展至其他疾病标志物检测领域。