通讯作者：黄建设；杨秀荣
通讯单位：中科院长春应化所
心肌肌钙蛋白I(cTnI)是临床应用中特异性最强、窗口期最长的生物标志物，被认为是急性心肌梗死（AMI）诊断的金标准。因此，开发一种快速灵敏的分析方法来检测cTnI至关重要。基于此，杨秀荣院士团队提出了一种使用多功能共价有机骨架纳米复合材料(HRP-Ab2-Au-COF)作为信号放大探针的高灵敏度电化学免疫传感器，用于测定心肌肌钙蛋白I（cTnI）。电化学信号探针HRP-Ab2-Au-COF集靶点识别和信号放大功能于一体，COF表面负载的金纳米粒子增强了电导率，促进了抗体(Ab2)的结合。相关工作以“Electrochemical Immunosensor for Cardiac Troponin I Detection Based on Covalent Organic Framework and Enzyme-Catalyzed Signal Amplification ”为题发表在Analytical Chemistry上。
图1. HRP-Ab2-Au-COF的合成示意图和生物传感器的构建过程
要点1. 在室温下，通过简单的基于溶液的方法在短时间内合成了具有大表面积的球形COF。COF良好的生物相容性、低毒性和在水中的高稳定性保证了其在生物传感中的应用。此外，其高孔隙率使其成为装载丰富辣根过氧化物酶(HRP)的绝佳载体。COF表面修饰的金纳米粒子不仅为二抗（Ab2）提供了负载平台，还提高了COF的电导率。要点2. 当引入目标cTnI时，HRP-Ab2-Au-COF通过抗体-抗原相互作用固定在电极表面，在过氧化氢(H2O2)和HRP的协同作用下，溶液中的氢醌(HQ)被催化氧化为苯醌 (BQ)，然后在电极表面被还原以产生电化学信号。设计的探针不仅显示了Ab2对cTnI的特异性识别行为，而且提高了对cTnI的敏感性。要点3. 基于H2O2-HRP-HQ信号放大系统，制备的cTnI生物传感器表现出作为cTnI浓度对数函数的线性响应，范围为5 pg/mL至10 ng/mL，检测限为1.7 pg/mL。此外，该生物传感器在实际样品测试中表现出优异的回收率和重现性。这项工作提供了一种简单的方法来定量测定实际样品中的cTnI，并拓宽了基于COF的纳米复合材料在电化学免疫传感器中的应用范围。
图2. HRP-Ab2-Au-COF的形貌结构及元素分布表征
图3. 设计的生物传感器的检测性能
参考文献：
Sinuo Feng, Mengxia Yan, Yu Xue, Jianshe Huang, Xiurong Yang, Electrochemical Immunosensor for Cardiac Troponin I Detection Basedon Covalent Organic Framework and Enzyme-Catalyzed Signal Amplification, Anal. Chem. 2021, https://doi.org/10.1021/acs.analchem.1c02636
