MXene基复合材料在电化学生物传感器检测癌症标志物中的应用进展

摘要 癌症标志物的检测对于癌症的早期诊断、疗效监测和愈后具有重要意义。现有的传统检测方法存在一些局限性，特别是在癌症早期阶段通常难以及时准确地发现病变。电化学传感器作为一种高效的检测工具，能够满足多类癌症标志物的精准检测需求，为癌症患者的早期确诊提供了有力支持，具有广阔的应用前景。过渡金属碳/氮化物层状材料（MXene）是一种新兴的二维材料，具有高电子转移能力、高导电性、大的比表面积、良好的生物相容性和亲水性以及丰富的表面化学基团等独特的性能，被广泛应用于电化学传感器领域。本文综述了近年来基于MXene 基复合材料的电化学生物传感器在癌症标志物检测中的应用进展，分析了MXene 在电化学传感器中的作用，讨论了基于MXene 的电化学传感器用于癌症早期诊断所面临的挑战和未来的发展趋势。

关键词 MXene基复合材料；癌症标志物；电化学生物传感器；评述

癌症种类高达200 余种，对人类的健康有巨大的危害[1]。根据世界卫生组织（WHO）公开的数据显示， 2021 年全球癌症死亡病例高达996 万例，我国新增癌症人数占比为23.7%，是全球新增癌症患者最多的国家，并呈现低龄化的发展趋势[2]。然而癌症并不是绝症，如果能够及时确诊，做到早发现、早治疗，将病情控制在发展初期，可以大大提高患者的生存率。

受限于技术等原因，目前，大多数癌症发现时已经处于癌症中晚期，治疗难度增大[3]。传统检测方法依赖于肿瘤的表型特征实现检测[4]，包括X 射线检查、超声磁共振成像技术、内镜检查技术和组织活检等影像检测技术都需要肿瘤生长到一定尺寸才能被发现，无法实现对癌症早期的精准诊断，具有一定的局限性。癌症标志物是由肿瘤细胞直接产生或由非肿瘤细胞经肿瘤细胞诱导产生的物质，存在于肿瘤组织、血液、体液、尿液、血清、血浆和外泌体中[5]，包括核酸、酶、代谢物、转录因子和细胞表面受体等多种分子。癌症标志物是癌症早期诊断的重要指标，能够反映癌症所处阶段以及治疗疗效。其中，微小核糖核酸（miRNA）是一种非常短的单链RNA 分子，被认为是潜在的癌症标志物和癌症药物靶点。

目前，针对癌症标志物的检测技术主要包括荧光原位杂交技术[6]、表面等离子体共振技术[7]、电致化学发光技术[8]、RNA 印迹技术[9]以及实时定量逆转录聚合酶链式反应[10]等。然而，这些技术需要昂贵的专业材料和设备，维护和运行成本通常较高，并且对操作人员有较高的专业依赖性；在样本处理方面，还存在样本消耗量大、样品制备流程复杂和操作繁琐且耗时等问题。此外，在检测某些特定的癌症标志物时，检测灵敏度可能达不到预期的理想水平。电化学检测技术具有成本低、灵敏度高、仪器简单、操作方便、易于集成化和微型化等特点[11]，可以更好地实现癌症标志物的检测。过渡金属碳/氮化物层状材料（MXene）作为一种新兴的二维材料[12]，具有独特的物理化学性质和电化学性能，是开发高性能和高灵敏度电化学传感器的理想选择，有望为癌症的早期诊断和治疗提供有力的技术支持。本文对近年来MXene 在癌症标志物电化学传感器中的研究和应用进展进行了评述，探讨了MXene 在电化学传感器中的作用，以期为有关电化学传感器的构建提供新思路。