南方医科大学–基于MXene (Ti3C2)还原氧化石墨烯Au纳米复合材料的无标记超灵敏microRNA-21电化学生物传感器

MicroRNA的检测广泛应用于癌症、急性肾损伤等疾病的早期诊断。在这项工作中，我们成功构建了一个无标记的超灵敏生物传感器，用于即时检测miRNA-21。合成了MXene -还原氧化石墨烯(rGO)-Au作为固定DNA探针的电极材料，MXene-AuPd作为信号放大材料。该传感器在1 fM ~ 1 nM的线性范围内具有较高的灵敏度，在优化条件下，制备的生物传感器的检出限低至0.42 fM。该生物传感器还具有高特异性、出色的稳定性和良好的再现性，可实现对小鼠和人真实尿液样本中miRNA-21的高灵敏度准确检测。基于MXene纳米复合材料的无标记电化学生物传感器在癌症和急性肾损伤的早期诊断方面具有潜在的应用前景。

流程图1。(A) MXene-rGO-Au纳米复合材料的制备示意图和(B) miRNA-21电化学生物传感器示意图。

图1. 制备的(A,D) MXene、(B,E) MXene- rGO – Au和(C,F) MXene- AuPd纳米复合材料的SEM和TEM图像。

图2. (A) MXene、MXene- rGO – Au和MXene- AuPd纳米复合材料的XRD谱图和(B) XPS谱图。(C) MXene，MXene-rGO-Au和MXene-AuPd纳米复合材料的Ti 2p的高分辨率XPS光谱。MXene-rGO-Au和MXene-AuPd纳米复合材料中（D，E）Au 4f的XPS光谱和MXene-AuPd纳米复合材料中（F）Pd 3d的XPS光谱。

图3. (A) miRNA-21生物传感器在含0.1 M KCl的5 mM 溶液中的CV曲线和(B) EIS Nyquist图:(a) GCE， (b) MXene-rGO-Au/GCE， (c) CP/MXene-rGO-Au/GCE， (d) MCH/CP/MXene-rGO-Au/GCE， (e) miRNA/MCH/CP/MXene-rGO-Au/GCE， (f) MXene-AuPd/miRNA/MCH/CP/MXene-rGO-Au/GCE。

图4. (A) CP和(B) SP浓度、(C) miRNA-21与CP和(D) miRNA-21与SP的培养时间，与MXene-AuPd连接，对DPV反应的影响。

图5. (A) MXene – rGO – Au基生物传感器分别测量含miRNA-21浓度为0、1、5、10和100 fM以及1、10、100和1 nM溶液时的DPV曲线。(B)来自miRNA-21生物传感器的miRNA-21的对数浓度与DPV电流的关系。(C)基于MXene – rGO – Au的生物传感器与不同的100 fM miRNA杂化的效果。(D) MXene – rGO – Au基生物传感器的峰值电流10次测量结果(100 fM)。

相关研究成果由南方医科大学南方医院肾内科，国家肾脏疾病临床医学研究中心，器官衰竭防治国家重点实验室，广东省肾脏病研究所，广东省肾功能衰竭研究重点实验室、华南理工大学化学与化工学院，广东省燃料电池技术重点实验室Shuzhou Guo等人于2023年发表在Microchemical Journal (https://doi.org/10.1016/j.microc.2023.108656)上。原文：A label-free ultrasensitive microRNA-21 electrochemical biosensor based on MXene (Ti3C2)-reduced graphene oxide-Au nanocomposites。