JECE：新型分子印迹电化学传感器实现卵巢癌标志物L-肉碱的超灵敏检测

卵巢癌作为致命的妇科恶性肿瘤，其早期诊断面临巨大挑战。L-肉碱（Car）作为关键的代谢物，在正常卵巢组织和卵巢癌中存在显著差异，是潜在的卵巢癌诊断生物标志物。然而，现有的检测方法如色谱法、电泳法、荧光测定法存在操作复杂、耗时长或选择性不足等问题。本研究开发了一种基于分子印迹聚合物（MIP）技术的且超灵敏电化学传感器。该传感器利用烯丙基化氧化锌/壳聚糖改性氧化石墨烯（Allylated GO@CS-ZnO） 作为基底，在其表面构建了特异性识别L-肉碱的分子印迹聚合物。

该研究的核心在于导电基底材料的创新，结合了氧化石墨烯的大比表面积、氧化锌的优良电化学性能、壳聚糖的丰富官能团以及分子印迹的高特异性识别能力，并通过烯丙基化反应在GO@CS-ZnO表面引入双键，为后续MIP的原位聚合提供位点。再以L-肉碱为模板分子，甲基丙烯酸（MAA）和丙烯酸甲酯（MA）为功能单体形成具有特异性识别空腔的分子印迹薄膜。所制备的Car/MIP修饰电极具有超高的灵敏度、卓越的选择性及良好的稳定性，成功应用于人血清样品中L-肉碱的检测，为卵巢癌的早期筛查和诊断提供了新工具

• 创新复合基底设计： 首次将烯丙基化氧化锌修饰的壳聚糖-氧化石墨烯作为MIP基底，烯丙基化引入双键，作为MIP聚合的活性位点，在显著提升载体比表面积（238.24 m²/g）和电子传递效率的同时增强材料稳定性实现多重功能协同

• 双单体协同机制：MAA（氢键供体）与MA（疏水作用）双功能单体协同识别L-肉碱，结果表明该传感器能快速响应（12分钟完成结合平衡）、具有低检测限（0.17×10⁻¹⁰ M）、良好的稳定性（室温储存30天响应保持95%）

• 超灵敏临床检测性能：相较于HPLC法，该传感器对血清样本加标回收率 96.8–103.3%，RSD<2.7%，适用于复杂生物样本分析。

图1. Car/MIP合成的示意图

图2. 使用Car/MIP修饰GCE的示意图

图3. 石墨，GO，GO@CS，ZnO，GO@CS-ZnO，烯丙基化GO@CS-ZnO，Car/MIP with Car, Car/MIP和Car/NIP的红外光谱。

左图展示了复合材料合成过程中各步骤的化学结构变化，右图证明了模板分子L-肉碱在洗涤后被成功移除，留下特异性识别空腔

图4. FE-SEM图 (A).石墨 (B).GO——褶皱片层结构 (C).GO@CS  (D).ZnO——球形纳米颗粒(E).GO@CS-ZnO (F).烯丙基化GO@CS-ZnO (G). Car/MIP与Car (H).Car/MIP——多孔结构 (I).Car/ NIP——表面更致密

图5. EDS元素分析 (A). GO@CS (B). GO@CS-ZnO (C). 烯丙基化GO@CS-ZnO (D). Car/MIP (E). Car/MIP与Car。

GO@CS-ZnO中Zn含量约45-50 wt%，证实了ZnO成功负载。Car/MIP洗涤后C、O、N含量下降，表明了模板分子被成功移除

图6. 氮气吸附-脱附等温线定量测定了Car/MIP、Car/MIP with Car和Car/NIP的比表面积和孔结构。

图中显示移除模板分子L-肉碱后，在Car/MIP中形成了大量的印迹空腔，显著增加了材料的比表面积和孔体积。

图7. 不同电极在氧化还原探针中的EIS图(A)和CV响应(B)。

评估电极修饰材料前后的界面电子转移特性，发现Car/MIP的Rct最小,氧化还原峰电流最高

图8. 不同电极在L-肉碱溶液中的EIS图(A)和CV响应(B)。

评估了电极对目标分析物L-肉碱本身的电化学响应，发现仍是Car/MIP的Rct最小,氧化还原峰电流最高

图9. 扫描速率影响(A)和循环稳定性(B)。

研究了Car/MIP/GCE在L-肉碱溶液中的电化学行为稳定性和重复性。A图峰电流与扫速平方根呈线性，表明Car氧化为吸附控制过程；B图展示了50次循环后电流无衰减，证明了传感器稳定性优异

图10. Car/MIP的DPV分析(A, C)和校准曲线(B, D)

A，B图电流响应随着L-Trp浓度的增加而逐渐增加，具有良好的线性关系；C，D图在未知样本中能准确检测验证了传感器的实用性

图11. 条件优化。pH值(A)、孵育时间(B)和洗脱时间(C)的影响

图12. 选择性(A, B)、重现性(C)、稳定性(D)和印迹因子校准曲线(E)

表1. 在人血清样本中回收Car。(加标回收率96.8–103.3%，RSD< 3%，验证了临床适用性)

本研究成功开发了一种基于烯丙基化氧化锌/壳聚糖改性氧化石墨烯（Allylated GO@CS-ZnO）复合基底的高性能分子印迹电化学传感器，用于超灵敏、高选择性检测卵巢癌潜在生物标志物L-肉碱。GO@CS-ZnO基底结合了GO的大比表面积、ZnO的优良电化学性能、CS的丰富官能团和生物相容性，烯丙基化修饰在基底表面引入反应位点，以L-肉碱为模板的MIP层提供了精确的“锁匙”识别空腔。该传感器展现出超低的检测限、宽线性范围、能有效区分结构类似物如D-肉碱及常见生物分子干扰物、良好的重现性和稳定性。更重要的是，该传感器成功应用于人血清样本中L-肉碱的检测，加标回收率为（96.8%-103.3%）。该研究为L-肉碱的快速、精准检测提供了一种强有力的新方法，在卵巢癌的早期诊断和监测及代谢相关疾病研究领域具有广阔的应用前景。

免责声明：原创仅代表原创编译，水平有限，仅供学术交流，如有侵权，请联系删除，文献解读如有疏漏之处，我们深表歉意。