伊朗大不里士大学–使用还原氧化石墨烯/壳聚糖的纳米生物相容性平台超灵敏检测HER-2蛋白用于诊断乳腺癌

背景：在这种无标记的生物测定中，使用HER-2蛋白作为转移性生物标志物开发了电化学发光（ECL）免疫传感器用于对乳腺癌的定量分析。

方法：为了达到此目的，将ECL发射器[Ru(bpy)₃]²⁺嵌入到生物相容性壳聚糖（CS）聚合物中。由于人表皮生长因子受体2（HER-2）蛋白的消耗，制备的生物复合物提供高ECL读数。还原的氧化石墨烯（rGO）用作基底以增加信号稳定性并实现更高的灵敏度。为此，最初通过循环伏安法（CV）法将rGO固定在玻碳电极（GCE）表面上。接下来，将制备的CS/[Ru(bpy)₃]²⁺聚合物溶液涂覆在电极上，使得CS的胺基和rGO的羧基可以共价结合。使用EDC/NHS的共价结合方式，将HER-2的单克隆抗体（Abs）通过Ab分子的羧基和CS的胺基之间的酰胺键与CS/[Ru(bpy)₃]²⁺/rGO/GCE结合。使用不同的电化学技术如电化学阻抗谱（EIS），差分脉冲伏安法（DPV）和方波伏安法（SWV）以及ECL测试来研究电极的电化学行为。

结果：通过所有优化步骤后，HER-2蛋白的检测下限（LLOQ）和线性动态范围（LDR）实际上分别为1 fM和1 fM至1 nM。重要的是，分别表征了实验室内和实验室间的精密度，得到的合适的相对标准偏差（RSD）分别为3.1%和3.5%。

结论：作为概念验证，设计的免疫传感器有望应用于乳腺癌患者HER-2蛋白的定量。因此，设计的基于ECL的免疫传感器可作为生物医学实验室中的常规测试方法，用于早期检测生物体液中的HER-2蛋白。

图1. 还原氧化石墨烯对ECL信号强度的影响（a）在相同的CS:[Ru(bpy)₃]²⁺混合液中有无还原氧化石墨烯的三个连续的ECL信号。（b）平均ECL强度对应的直方图。

图2. 电极制备步骤。（a）裸玻碳电极、玻碳+rGO-CS-Ru、玻碳+ rGO-CS-Ru+Ab、玻碳+ rGO-CS-Ru+Ab+HER-2等四种电极的三个连续的ECL信号图。（b）对应的平均ECL强度的直方图。

图 3. 在200、500和1000 nm尺度下，裸电极（a,b,c）和rGO （d,e,f）修饰的电极的SEM图。

相关研究成果于2021年由伊朗大不里士大学的Abdolhosein Naseri和 Balal Khalilzadeh课题组，共同发表在Cancer Nanotechnology（doi：10.1186/s12645-021-00082-y）上。原文：Ultrasensitive bioassaying of HER-2 protein for diagnosis of breast cancer using reduced graphene oxide/chitosan as nanobiocompatible platform。