英文原题：Synergistic Signal Amplification by Cu2O-Au/Ag Nanozyme in Heterojunction Photoanode for High-Sensitivity Photoelectrochemical Detection of Cyfra21-1

第一作者：董予翔博士

通讯作者：董予翔博士、陈硕然副教授、叶常青教授

作者：董予翔、郭城、王嘉霖、Feng Qi、陈硕然、叶常青

研究背景：肺癌检测的挑战与机遇

         非小细胞肺癌（NSCLC）占肺癌病例的约80%，而Cyfra21-1作为血清中的生物标志物，其浓度与肺癌发展密切相关。传统检测方法如荧光、比色法和电化学法存在灵敏度不足或抗干扰能力差的问题。光电化学（PEC）技术因其激发与检测能量形式分离，具有低背景噪声和高抗干扰性，尤其适用于血清等复杂样本分析。然而，现有PEC传感器多依赖单通道信号策略，灵敏度有限。本研究通过多通道信号放大，突破了这一瓶颈。

创新设计：异质结光电阳极与纳米酶探针的完美结合

         课题组设计了一种基于MoS₂@ZnIn₂S₄异质结的光电阳极，该结构通过形成定向内置电场（BIEF），为光生电子提供了额外驱动力，显著提升了电子转移效率。与此同时，团队开发了空心Cu₂O-Au/Ag纳米酶探针，通过三种机制协同放大信号：纳米酶的类酶活性催化沉淀反应、Au/Ag纳米颗粒的局部表面等离子体共振（LSPR）效应增强光吸收，以及p型Cu₂O竞争性消耗核心反应物。这种多管齐下的策略实现了信号的高效抑制，从而提升检测灵敏度。

Scheme 1 展示了传感器的构建过程：从异质结材料合成到免疫识别反应，最终通过催化沉淀实现信号转换。

材料表征：异质结与纳米酶的结构优势

         通过扫描电子显微镜（SEM）和透射电子显微镜（TEM）图像可见，MoS₂@ZnIn₂S₄呈现棒状结构覆盖垂直纳米片，异质结界面清晰（Figure 1）。X射线衍射（XRD）和X射线光电子能谱（XPS）分析证实了材料的高纯度和紧密相互作用（Figure 2）。另一方面，Cu₂O-Au/Ag纳米酶具有空心多面体结构，Au/Ag纳米颗粒均匀包覆表面，增强了其功能性（Figure 3）。

性能验证：高灵敏度、宽线性与优异稳定性

         电化学阻抗谱（EIS）和PEC测试显示，传感器组装过程中信号逐步变化，验证了其可靠性（Figure 4）。在优化条件下，传感器对Cyfra21-1的检测线性范围达0.100 pg mL⁻¹至50.0 ng mL⁻¹，检测限低至0.0360 pg mL⁻¹，远超现有方法（Figure 6A-B）。选择性实验表明，传感器对干扰物如HSA、hIgG和hIgE无响应，仅对目标物敏感（Figure 6C）。重现性和稳定性测试中，相对标准偏差（RSD）为6.23%，且在长期储存和光照下信号稳定（Figure 6D-F）。

机制深入：电子转移路径与协同效应

         密度泛函理论（DFT）计算揭示了异质结界面电荷重分布，形成从ZnIn₂S₄指向MoS₂的内置电场，促进电子定向转移（Figure 5）。纳米酶探针通过催化DAB氧化产生沉淀，阻断电子供体（抗坏血酸）接触电极，同时竞争光吸收和反应物消耗，实现信号协同抑制。

实际应用：血清样本检测验证可行性

         在9例临床血清样本测试中，传感器结果与商业电化学发光（ECL）方法高度一致，相对误差低于14%，RSD在5.4%-9.8%之间，证明了其在真实样本中的准确性和实用性。

展望未来：纳米酶技术推动生物传感创新

         本研究不仅为Cyfra21-1检测提供了高性价比方案，还拓展了纳米酶在PEC传感中的应用边界。作者表示，该策略可适配其他疾病标志物，有望推动个性化医疗发展。未来，团队将探索微型化和便携式设计，以促进临床转化。

Synergistic Signal Amplification by Cu2O-Au/Ag Nanozyme in Heterojunction Photoanode for High-Sensitivity Photoelectrochemical Detection of Cyfra21-1

Yuxiang Dong, Cheng Guo, Rui Zheng, Jialin Wang, Qi Feng, Shuoran Chen, Changqing Ye

Small 2025, 21(47): e02779.

First published: 07 October 2025

原文链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/smll.202502779