Anal. Chem.：一种药物分子修饰的石墨烯场效应晶体管纳米传感器用于快速，免标记，超灵敏检测雌激素受体α蛋白

背景介绍

雌激素受体(ER)是一种核受体转录因子，有ERα和ERβ两种亚型。约70%的乳腺癌患者过度表达ERα，且这些患者表现为对内分泌治疗敏感，预后良好。然而，随着病情的发展，ERα会减少甚至消失，导致对内分泌治疗的疗效降低。例如，ERα阴性的三阴性乳腺癌(TNBC)对内分泌治疗不敏感。因此，快速、灵敏、准确地检测ERα蛋白对乳腺癌的诊断和治疗具有重要意义。

近期，湖北中医药大学张国军教授课题组、武汉大学周海兵教授课题组和北京大学张志勇教授课题组合作报道了一种药物分子修饰的石墨烯场效应晶体管纳米传感器用于快速，免标记，超灵敏检测ERα蛋白。相关成果以“A Drug Molecule-Modified Graphene Field-Effect Transistor Nanosensor for Rapid，Label-Free， and Ultrasensitive Detection of Estrogen Receptor α Protein”为题发表在国际化学权威杂志Analytical Chemistry上（DOI: 10.1021/acs.analchem.3c04809）。

研究的主要内容介绍

本研究开发了一种药物分子修饰的石墨烯场效应晶体管（RGO-FET）生物传感器检测ERα蛋白。研究人员首先合成了一种针对ERα蛋白的特异性药物分子探针，乙炔雌二醇胺。通过1-芘丁酸1-N-羟基琥珀酰亚胺酯(PBASE)将这种药物分子探针固定在传感芯片的石墨烯表面，可用于捕获和检测ERα蛋白。研究发现所合成药物探针与ERα蛋白具有高亲和力（K_d值：7.35±0.06 pM），以该药物探针作为识别元件，所构建传感器对ERα的检测限（LOD）低至2.62 fM。此外，该传感器能良好区分ERα蛋白与其它非特异性蛋白（BSA、PARP1、BNP、AFP），且在复杂环境中也具有良好的检测能力，可成功区分ERα阳性（MCF7、T-47D）与ERα阴性（HepG2、MDA-MB231、 MCF-10A和293T）细胞系。

图一. 药物探针合成及其修饰的RGO-FET纳米传感器的工作原理示意图
（来源：Analytical Chemistry）

图二. 药物探针修饰的RGO-FET纳米传感器检测ERα蛋白
（来源：Analytical Chemistry.）

小结

研究人员成功合成了一种针对ERα蛋白的高亲和性、高特异性药物分子探针，并构建了一种药物探针修饰的RGO-FET生物传感器，用于对ERα蛋白的高灵敏检测，检测限低至2.62 fM。此外，该传感器还具有高特异性，并可在复杂环境中对多种细胞中的ERα水平进行检测。该传感平台的建立为临床乳腺癌检测提供了一种新方法，超低的检测限可前置乳腺癌的检测窗口，并有助于临床评判乳腺癌的疗效和预后。