MXene基復合材料在電化學生物傳感器檢測癌癥標志物中的應用進展

摘要 癌癥標志物的檢測對于癌癥的早期診斷、療效監測和愈后具有重要意義。現有的傳統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確地發現病變。電化學傳感器作為一種高效的檢測工具，能夠滿足多類癌癥標志物的精準檢測需求，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，具有高電子轉移能力、高導電性、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基團等獨特的性能，被廣泛應用于電化學傳感器領域。本文綜述了近年來基于MXene 基復合材料的電化學生物傳感器在癌癥標志物檢測中的應用進展，分析了MXene 在電化學傳感器中的作用，討論了基于MXene 的電化學傳感器用于癌癥早期診斷所面臨的挑戰和未來的發展趨勢。

關鍵詞 MXene基復合材料；癌癥標志物；電化學生物傳感器；評述

癌癥種類高達200 余種，對人類的健康有巨大的危害[1]。根據世界衛生組織（WHO）公開的數據顯示， 2021 年全球癌癥死亡病例高達996 萬例，我國新增癌癥人數占比為23.7%，是全球新增癌癥患者最多的國家，并呈現低齡化的發展趨勢[2]。然而癌癥并不是絕癥，如果能夠及時確診，做到早發現、早治療，將病情控制在發展初期，可以大大提高患者的生存率。

受限于技術等原因，目前，大多數癌癥發現時已經處于癌癥中晚期，治療難度增大[3]。傳統檢測方法依賴于腫瘤的表型特征實現檢測[4]，包括X 射線檢查、超聲磁共振成像技術、內鏡檢查技術和組織活檢等影像檢測技術都需要腫瘤生長到一定尺寸才能被發現，無法實現對癌癥早期的精準診斷，具有一定的局限性。癌癥標志物是由腫瘤細胞直接產生或由非腫瘤細胞經腫瘤細胞誘導產生的物質，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、轉錄因子和細胞表面受體等多種分子。癌癥標志物是癌癥早期診斷的重要指標，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，被認為是潛在的癌癥標志物和癌癥藥物靶點。

目前，針對癌癥標志物的檢測技術主要包括熒光原位雜交技術[6]、表面等離子體共振技術[7]、電致化學發光技術[8]、RNA 印跡技術[9]以及實時定量逆轉錄聚合酶鏈式反應[10]等。然而，這些技術需要昂貴的專業材料和設備，維護和運行成本通常較高，并且對操作人員有較高的專業依賴性；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志物時，檢測靈敏度可能達不到預期的理想水平。電化學檢測技術具有成本低、靈敏度高、儀器簡單、操作方便、易于集成化和微型化等特點[11]，可以更好地實現癌癥標志物的檢測。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]，具有獨特的物理化學性質和電化學性能，是開發高性能和高靈敏度電化學傳感器的理想選擇，有望為癌癥的早期診斷和治療提供有力的技術支持。本文對近年來MXene 在癌癥標志物電化學傳感器中的研究和應用進展進行了評述，探討了MXene 在電化學傳感器中的作用，以期為有關電化學傳感器的構建提供新思路。