基于g-C3N4基异质结复合材料构建光电化学免疫传感器用于胃癌标志物检测的研究

Photoactive materials act as the key factor to the analytical performances of the photoelectrochemical (PEC) immunosensors. g-C3N4 heterojunction nanocomposite shows great promise for photoactive materials owning to its attractive and unique photoelectric properties. The aim of the project is to explore and construct new methods and strategies for the analysis and detection of tumour markers in gastric cancer by using multifunctional g-C3N4 heterojunction nanomaterials combined with polyaniline, TiO2, MoS2 semiconductors. Detailedly, the project will construct a novel photoelectrochemical immunosensor for monitoring tumour biomarkers (CA72-4) based on in suit generated g-C3N4/polyaniline nanocomposites, meanwhile, develop multiple signal-amplified photoelectrochemical detection strategy for CA72-4 based on dye sensitization effect on g-C3N4/TiO2 heterojunction, further, exploit novel photoelectrochemical biosensing approach for CA72-4 determination by using molecular biological amplification based on g-C3N4/MoS2 heterojunction. More importantly, this project will provide technical platform for early diagnosis of gastric cancer and play an important role in scientific research fields relating to healthfulness, clinical diagnosis and treatment.

性能优异的光电活性材料是构建高效光电化学免疫传感器的关键所在。g-C3N4基异质结复合材料以其独特的光电特性展现出巨大的潜能。本项目拟选取聚苯胺、TiO2和MoS2半导体作为g-C3N4的复合材料，合成多种g-C3N4基异质结用作光电化学转化层，建立对胃癌中肿瘤标志物检测的新方法和新技术。具体拟构建基于原位生成g-C3N4/聚苯胺异质结的光电化学免疫传感分析新策略；同时以染料敏化作用作为信号放大方法，发展基于g-C3N4/TiO2异质结的光电化学免疫分析新技术；进一步以生物学放大技术作为信号增强策略，建立基于g-C3N4/MoS2异质结的光电化学免疫传感分析新方法，实现对胃癌标志物CA72-4的高灵敏检测。本研究成果可构建基于g-C3N4的光电免疫传感体系，为胃癌的早期诊断提供技术平台，有望在我国卫生健康、临床诊断和治疗等相关的科学领域发挥重大的作用。

本项目将具有光电性能的氮化碳复合纳米材料与高灵敏电分析化学相结合，在可见光介导作用下实现胃癌肿瘤标志物在复杂体系中快速检测，具有成本低、耗时短、灵敏度高等显著优势。其创新之处在于把氮化碳二维复合材料作为光电检测平台，相对于传统的氮化碳，该复合材料能抑制光生载流子复合，增强光电化学信号，同时具有较大的比表面积，可以提高生物分子的固定量，结合多种信号放大技术，提高了电化学免疫分析的灵敏度，适合低丰度蛋白检测。具体来说：① 制备得到兼容性好、低毒性、固载能力强的先进功能氮化碳复合纳米材料（氮化碳-聚苯胺、氮化碳-二硫化钼、氮化碳-氯氧铋），并实现这些纳米材料对生物分子的高效结合；② 建立基于纳米生物材料的光电检测平台，结合染料敏化放大方法和杂交链放大技术，实现对传统酶联免疫分析方法的改进，以及对低浓度肿瘤标志物的检测，为胃癌早期诊断等重要领域提供技术支撑。