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英文标题：Light-addressable sandwich photoelectrochemical immunosensor array and lateral flow immunoassays with self-calibration using quantum dots-sensitized and porphyrin-engineered MOFs for accurate detection of amyloid β-proteins
成果简介
阿尔茨海默病（AD）是一种以淀粉样β蛋白（Aβ）斑块积累为特征的神经退行性疾病，Aβ42是AD早期诊断的关键生物标志物。然而，血液中AD标志物浓度通常比脑脊液低约十倍，对检测方法的灵敏度提出了极高要求。
针对这一挑战，本研究开发了一种新型光寻址三明治光电化学（PEC）免疫传感器阵列用于Aβ42检测。该阵列以碲化镉量子点敏化的UiO-66（U@C） 为传感基质，以PCN-224@ZnIn₂S₄纳米花异质结（P@Z） 为免疫探针，通过激光笔在单一FTO电极上激活实现多重检测，并采用自校准方法最大程度降低背景噪声和基线漂移。该阵列集成11个同步检测点，虽孵育步骤需60分钟，但大幅缩短了批量处理时间。为满足床旁即时检测需求，研究团队还开发了PEC侧流免疫分析（PEC-LFIA）试纸条，仅需15分钟孵育即可实现Aβ42的实时定量检测。两种平台均能在PBS、人工脑脊液和人体血浆中有效检测Aβ42，浓度覆盖fg/mL至ng/mL范围。值得注意的是，人体血浆中的灵敏度比人工脑脊液高5倍：PEC阵列在脑脊液和血浆中的检测限分别为19.5 fg/mL和3.1 fg/mL，PEC-LFIA试纸条分别为17.8 fg/mL和3.1 fg/mL。这些进展显著减轻了患者负担，使"一滴血监测大脑衰老"更近一步。
研究亮点
首次将量子点敏化MOF传感基质与卟啉工程化MOF异质结免疫探针相结合，构建光寻址三明治PEC免疫传感器阵列，并创新性拓展至PEC侧流免疫分析试纸条，实现阿尔茨海默病关键标志物Aβ42在人体血浆中3.1 fg/mL的超灵敏检测，为AD早期筛查提供了高通量、可自校准、床旁可及的 dual-platform 解决方案。
光寻址阵列实现高通量自校准检测：在单一FTO电极上通过绝缘贴片分隔出11个相同检测区，第一区作为自校准参考，采用顺序光照策略逐一激发各检测点，保持测试条件均一，最大限度减少检测区间差异，实现连续、精准、高通量信号采集。
量子点敏化MOF显著增强PEC性能：以CdTe量子点敏化UiO-66（U@C）作为传感基质，窄带隙量子点促进电子转移并放大PEC信号；以PCN-224@ZnIn₂S₄纳米花异质结（P@Z）作为免疫探针，异质结内建电场有效促进光生载流子分离，双管齐下提升检测灵敏度。
PEC-LFIA试纸条实现床旁快速检测：将PEC传感与侧流免疫分析集成，以试纸条T线和C线作为双工作电极，仅需15分钟孵育即可完成检测，配合便携式暗箱和UV光源，具备现场即时检测潜力。
血浆检测灵敏度显著优于脑脊液：人体血浆中检测限低至3.1 fg/mL，灵敏度较人工脑脊液高5倍，满足血液中Aβ42浓度远低于脑脊液的检测需求，为微创血液筛查奠定基础。
图文解析
Fig. 1 | (A) PEC-LFIA试纸条及其组成（红框：样品垫；蓝框：检测垫；绿框：吸水垫；黄框：SPCE传感区；RE：Ag/AgCl参比电极；WE和CE：碳工作电极和对电极）；(B) PEC检测前，PEC-LFIA试纸条与电连接器相连；(C) PEC-LFIA试纸条的检测环境设计（暗箱）。
Fig. 2 | 所开发PEC免疫传感器的PEC性能分析(A)及对数校准曲线(B)，测试不同浓度Aβ42（10 pg/mL至100 ng/mL；黑线：无靶标空白样本；a-h：10 pg/mL-100 ng/mL）；(C) PEC免疫传感器在1 pg/mL Aβ42及100 pg/mL多种干扰生物标志物存在下的选择性测试。
Fig. 3 | (A) PEC免疫传感器阵列在100 pg/mL Aβ42中的重现性；(B) PEC免疫传感器阵列在260秒内的稳定性；(C) PEC免疫传感器阵列在30天内的长期稳定性。
Fig. 4 |(A) PEC-LFIA试纸条在100 pg/mL至10 ng/mL浓度范围内的光电流响应及(B)对数校准曲线（黑线：空白样本）；(C) 1 pg/mL Aβ42与100 pg/mL多种干扰生物标志物的选择性评估。
研究结论
本研究成功开发了一种新型光寻址三明治PEC免疫传感器阵列及PEC-LFIA试纸条，用于检测阿尔茨海默病关键生物标志物Aβ42。通过以U@C为传感基质、以P@Z异质结为免疫探针，实现了高灵敏度、高特异性的多重检测。光寻址阵列设计将11个检测点集成于单一电极，配合自校准策略有效降低了背景噪声和基线漂移，在人工脑脊液和人体血浆中分别实现了19.5 fg/mL和3.1 fg/mL的检测限；PEC-LFIA试纸条则将检测时间缩短至15分钟，在人工脑脊液和人体血浆中检测限分别为17.8 fg/mL和3.1 fg/mL，展现出良好的床旁应用潜力。两种平台在PBS、人工脑脊液和稀释人血浆中均表现出良好的线性关系、满意的回收率（人工脑脊液94.98%-99.27%，人血浆97.38%-99.77%）和低于5%的RSD，验证了其在复杂生物流体中的准确性和可靠性。然而，本研究仍存在一定局限：由于未能获取AD患者血液或脑脊液样本，测试仅局限于正常人血浆和人工脑脊液；且淀粉样β假说仅是AD病因学说的其中之一，仅依赖Aβ42单一标志物难以实现可靠的早期筛查。未来工作将在专利授权后与医院合作获取AD患者真实样本，并同时检测淀粉样β蛋白和磷酸化tau蛋白，以提升诊断精准度，推动该技术向临床转化。
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公众号丨智能传感与脑机接口
