前言

癌症是全球第二大死亡原因，2019年估计有960万人死于癌症(世卫组织，2020年)。如果早期诊断，许多癌症患者很有可能治愈(世卫组织，2020年)。早期癌症诊断的一个有效方法是量化从血液和尿液等生物流体中收集的癌症生物标志物的数量。血小板衍生生长因子-BB (PDGFBB)是一种可在血液中检测到的生物标志物，在实体恶性肿瘤的发展和淋巴转移中起着至关重要的作用。多项研究调查了-BB在恶性肿瘤中的潜在作用，如乳腺癌、胰腺癌、前列腺癌、卵巢癌和肝癌。关于人血浆中PDGFBB的正常范围，美国食品和药物管理局(FDA)没有指导；然而，0.1-1.5纳克/每毫升被广泛认为是正常范围。这种生物标记物的浓度在不同的癌症中可能有很大的差异；例如，据报告，肺癌患者体内的-BB浓度超过42纳克/每毫升。PDGF-BB在各种癌性肿瘤发展中的作用，说明了开发适用于早期癌性肿瘤诊断的准确且负担得起的护理点(POC) PDGF-BB癌症生物标记物传感器的重要性。

研究内容

佛罗里达国际大学的研究人员演示了基于薄层电极的无标记电化学PDGF-BB适体传感器(命名为ThL)，该电极是通过C-微机电系统合成过程制造的。名称“薄层”是指单层光致抗蚀剂衍生的碳，没有额外的三维特征，如微柱。ThL电极经氧等离子体氧化处理，在其表面形成COOH官能团，氨基修饰的亲和适体直接固定于其上。用傅里叶变换红外光谱法研究了所制备的碳微机电系统电极的表面特性。利用循环伏安法和电化学阻抗谱对传感器的制备参数进行了优化，并对传感器的性能进行了分析。结果表明，与以前报道的无标记电化学PDGFBB适配传感器相比，基于ThL的PDGF-BB适配传感器具有高灵敏度、选择性、稳定性和鲁棒性，并具有足够宽的动态范围。此外，碳微机电系统技术是可行的，适合大规模生产，从而使基于碳微机电系统的PDGF-BB适配传感器有望进一步加强癌症诊断和监测概念验证微型设备。

实验方法

等离子体氧化处理采用MARCH CS-1217反应离子刻蚀系统进行。所有电化学表征都是在室温下使用生物逻辑多功能多通道稳压器(VMP3)进行的。一个三电极电池——包括一个ThL电极作为工作电极，一根铂丝作为反电极，银/氯化银(KCl饱和)作为参比电极——用于所有电化学测量。用713 Metrohm酸度计测量电解质的酸碱度。使用配备衰减全反射ATR附件的JASCO FTIR 4100进行傅里叶变换红外光谱分析，以验证传感器表面的羧基和其他官能团。

基于C-微机电系统的PDGF-B适配传感器和电化学测试池的制造过程示意图。

ThL电极在不同发展阶段的奈奎斯特图以及ThL RIE+Apt电极对500 pM PDGF-BB的响应。

从500 μm PDGF-BB测量的CV曲线计算面积电容，以研究反应时间的影响。

结论

该研究采用一种新的方法将PDGF-BB亲和适体共价固定在碳微机电系统电极表面。采用氧等离子体处理将羧基引入碳微机电系统电极表面。羧基覆盖在碳微机电系统的表面，因此能够高效和稳定地固定PDGF-BB亲和适体。在此描述的用于制造无标记电化学癌症适配传感器的技术具有很大的批量生产潜力，由于合成过程(即光刻和高温碳化)和氧等离子体处理的可重复性，有望获得高稳定性器件的大的制造产量。关闭和开启策略都提供了敏感和选择性的传感测量；然而，与循环伏安法相比，电化学阻抗测量提供了更灵敏和选择性的响应。该研究详述的高灵敏度、选择性和稳定的无标记电化学PDGF-BB适配体传感器表明，CMEMS平台非常有希望开发可靠、精确和可行的适配体传感器，用于癌症的护理点和早期检测。

https://doi.org/10.1016/j.snb.2020.128829。