胃癌(GC)是全球第五大最常见的恶性肿瘤，近40%的转移性GC患者有腹膜转移，伴有恶性腹水的GC患者预后特别差，需要更加灵敏的诊断技术与精准的治疗手段，才能在胃癌早期及时发现并将其有效遏制。细胞外囊泡(EVs)是一种磷脂双分子层包裹的微纳米级生物颗粒。GC衍生的EVs通过破坏间皮屏障和诱导腹膜纤维化促进腹膜转移，准确鉴定患者腹水中的EVs可为GC的诊断和预后评估提供帮助。近日，吉林大学化学学院马强教授课题组在Analytical Chemistry 杂志上发表题为“Au Nanorings/TiO2NPs@MXene-Based Metasurfaces with a Magnetic Mirror-Modulated ECL Strategy for Extracellular Vesicle Detection”的研究论文(10.1021/acs.analchem.4c04460)。该工作以金纳米环和MXene衍生的二氧化钛纳米粒子组装的混合超构表面和磁镜装置为传感平台，结合双阳性膜蛋白识别模式对EVs进行识别捕获，构建了检测GC衍生EVs的电化学发光（ECL）生物传感器。论文第一作者为博士研究生梁子慧，通讯作者为马强教授。
图1. 基于混合超构表面和磁镜装置调控的ECL策略用于EVs检测示意图这项工作以Cu2BDC-MOF为ECL探针，以混合超构表面和磁镜为传感平台，基于双阳性膜蛋白识别策略捕获EVs，实现对胃癌患者腹水中EVs的定量分析。混合超构表面由等离子体超构表面和介电超构表面组成，金纳米环是等离子体超构表面的基本结构单元，具有空腔结构和高场约束效应。MXene衍生的TiO2纳米粒子是介电超构表面的基本结构单元，具有光传播低损耗和良好的生物相容性。一对环形永磁体相对安置在电极两侧形成磁镜，磁镜磁场强度中间弱、两端强，可以将运动电子限制在有限区域而不会逸散。混合超表面和磁镜的结合实现了偏振增强的ECL 信号，提高了光子收集效率和信号分辨率。GC衍生的EVs携带的膜蛋白 MUC1 和CD63 具有异质性。这项工作采用了一种基于临近连接分析技术的双阳性膜蛋白识别策略。图1是生物传感器的工作机制。针对CD63和MUC1设计了两个带有延伸序列的识别探针，只有同时表达 CD63 和MUC1的EVs才会增加延伸序列的局部浓度，从而激活混合超构表面的发夹开关DNA，EVs才可以特异性地连接在传感界面上。胆固醇-DNA修饰的Cu2BDC-MOF为ECL 探针，基于胆固醇与磷脂双分子层的亲和性以及刚性双链结构的良好定向性来实现对EVs的准确标记。利用该传感器在GC腹膜转移患者的腹水中检测到CD63和MUC1阳性的EVs，表明本工作在真实样本分析中具有良好的可靠性和可行性。图2. 基于超构表面和磁镜的ECL传感器的工作机制和对EVs检测性能总之，混合超构表面结合磁镜作为 ECL 传感平台具有良好的生物相容性、稳定性和高灵敏度，与双阳性膜蛋白识别模式结合成功应用于检测 GC 衍生的 EVs。研究结果显示磁镜为生物传感应用中的超构表面提供了可调的光学操控能力。超构表面调制 ECL 具有响应速度快、可调机制友好、材料易于集成和多功能性等特点。该研究提出的新策略为ECL生物传感研究和超构表面在非线性光学、光学传感等多领域的应用提供了新启发。Au Nanorings/TiO2NPs@MXene-Based Metasurfaces with a Magnetic Mirror-Modulated ECL Strategy for Extracellular Vesicle Detection, Analytical Chemistry, 10.1021/acs.analchem.4c04460.外泌体资讯网 Anal Chem｜吉林大学马强教授课题组：基于金纳米环/二氧化钛纳米粒子混合超构表面和磁镜调控的ECL 策略用于细胞外囊泡检测
