摘要 癌癥標(biāo)志物的檢測對于癌癥的早期診斷、療效監(jiān)測和愈后具有重要意義。現(xiàn)有的傳統(tǒng)檢測方法存在一些局限性,特別是在癌癥早期階段通常難以及時準(zhǔn)確地發(fā)現(xiàn)病變。電化學(xué)傳感器作為一種高效的檢測工具,能夠滿足多類癌癥標(biāo)志物的精準(zhǔn)檢測需求,為癌癥患者的早期確診提供了有力支持,具有廣闊的應(yīng)用前景。過渡金屬碳/氮化物層狀材料(MXene)是一種新興的二維材料,具有高電子轉(zhuǎn)移能力、高導(dǎo)電性、大的比表面積、良好的生物相容性和親水性以及豐富的表面化學(xué)基團(tuán)等獨(dú)特的性能,被廣泛應(yīng)用于電化學(xué)傳感器領(lǐng)域。本文綜述了近年來基于MXene 基復(fù)合材料的電化學(xué)生物傳感器在癌癥標(biāo)志物檢測中的應(yīng)用進(jìn)展,分析了MXene 在電化學(xué)傳感器中的作用,討論了基于MXene 的電化學(xué)傳感器用于癌癥早期診斷所面臨的挑戰(zhàn)和未來的發(fā)展趨勢。
關(guān)鍵詞 MXene基復(fù)合材料;癌癥標(biāo)志物;電化學(xué)生物傳感器;評述
癌癥種類高達(dá)200 余種,對人類的健康有巨大的危害[1]。根據(jù)世界衛(wèi)生組織(WHO)公開的數(shù)據(jù)顯示, 2021 年全球癌癥死亡病例高達(dá)996 萬例,我國新增癌癥人數(shù)占比為23.7%,是全球新增癌癥患者最多的國家,并呈現(xiàn)低齡化的發(fā)展趨勢[2]。然而癌癥并不是絕癥,如果能夠及時確診,做到早發(fā)現(xiàn)、早治療,將病情控制在發(fā)展初期,可以大大提高患者的生存率。
受限于技術(shù)等原因,目前,大多數(shù)癌癥發(fā)現(xiàn)時已經(jīng)處于癌癥中晚期,治療難度增大[3]。傳統(tǒng)檢測方法依賴于腫瘤的表型特征實(shí)現(xiàn)檢測[4],包括X 射線檢查、超聲磁共振成像技術(shù)、內(nèi)鏡檢查技術(shù)和組織活檢等影像檢測技術(shù)都需要腫瘤生長到一定尺寸才能被發(fā)現(xiàn),無法實(shí)現(xiàn)對癌癥早期的精準(zhǔn)診斷,具有一定的局限性。癌癥標(biāo)志物是由腫瘤細(xì)胞直接產(chǎn)生或由非腫瘤細(xì)胞經(jīng)腫瘤細(xì)胞誘導(dǎo)產(chǎn)生的物質(zhì),存在于腫瘤組織、血液、體液、尿液、血清、血漿和外泌體中[5],包括核酸、酶、代謝物、轉(zhuǎn)錄因子和細(xì)胞表面受體等多種分子。癌癥標(biāo)志物是癌癥早期診斷的重要指標(biāo),能夠反映癌癥所處階段以及治療療效。其中,微小核糖核酸(miRNA)是一種非常短的單鏈RNA 分子,被認(rèn)為是潛在的癌癥標(biāo)志物和癌癥藥物靶點(diǎn)。
目前,針對癌癥標(biāo)志物的檢測技術(shù)主要包括熒光原位雜交技術(shù)[6]、表面等離子體共振技術(shù)[7]、電致化學(xué)發(fā)光技術(shù)[8]、RNA 印跡技術(shù)[9]以及實(shí)時定量逆轉(zhuǎn)錄聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)[10]等。然而,這些技術(shù)需要昂貴的專業(yè)材料和設(shè)備,維護(hù)和運(yùn)行成本通常較高,并且對操作人員有較高的專業(yè)依賴性;在樣本處理方面,還存在樣本消耗量大、樣品制備流程復(fù)雜和操作繁瑣且耗時等問題。此外,在檢測某些特定的癌癥標(biāo)志物時,檢測靈敏度可能達(dá)不到預(yù)期的理想水平。電化學(xué)檢測技術(shù)具有成本低、靈敏度高、儀器簡單、操作方便、易于集成化和微型化等特點(diǎn)[11],可以更好地實(shí)現(xiàn)癌癥標(biāo)志物的檢測。過渡金屬碳/氮化物層狀材料(MXene)作為一種新興的二維材料[12],具有獨(dú)特的物理化學(xué)性質(zhì)和電化學(xué)性能,是開發(fā)高性能和高靈敏度電化學(xué)傳感器的理想選擇,有望為癌癥的早期診斷和治療提供有力的技術(shù)支持。本文對近年來MXene 在癌癥標(biāo)志物電化學(xué)傳感器中的研究和應(yīng)用進(jìn)展進(jìn)行了評述,探討了MXene 在電化學(xué)傳感器中的作用,以期為有關(guān)電化學(xué)傳感器的構(gòu)建提供新思路。