《Materials Today Bio》：Multiscale Quantum Dots-Based Material Platform for High-Performance Immunosensing of Rhinitis Biomarkers
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本研究针对鼻炎快速诊断需求，开发了基于胶体量子点(CQDs)的电化学免疫传感器，实现了嗜酸性粒细胞阳离子蛋白(ECP)和髓过氧化物酶(MPO)的高灵敏度检测。通过抗原-抗体特异性识别与量子点信号放大技术，在35秒内完成鼻分泌物样本定量分析，与ELISA结果高度一致(PCC>0.96)，为POCT和家庭诊疗提供了新策略。
鼻炎作为全球患病率达5%-50%的慢性呼吸道疾病，不仅严重影响患者生活质量，还可能引发鼻窦炎、哮喘等严重并发症。然而传统诊断方法如皮肤点刺试验、鼻内镜检查等依赖医院大型设备，难以满足日常监测需求。更关键的是，临床缺乏能够快速定量检测鼻炎关键生物标志物——嗜酸性粒细胞阳离子蛋白(ECP)和髓过氧化物酶(MPO)的技术平台，而这两种蛋白在血清和鼻分泌物中的表达模式恰好能区分过敏性鼻炎（ECP升高/MPO降低）和感染性鼻炎（MPO升高/ECP降低）。
为解决这一难题，华中科技大学集成电路学院团队在《Materials Today Bio》发表研究，构建了基于硫化铅胶体量子点(PbS CQDs)的多尺度材料平台。研究人员通过热注射法合成直径约4.2纳米的PbS CQDs，将其滴涂至三电极系统工作电极形成量子点薄膜，依次固定ECP/MPO抗体和牛血清白蛋白(BSA)完成免疫传感器构建。
关键技术方法包括：量子点合成与电极修饰技术、傅里叶变换红外光谱(FTIR)表征抗体固定效果、差分脉冲伏安法(DPV)检测信号（参数：起始电位-0.8V，终止电位0.6V）、分子对接模拟抗原-抗体结合机制（HDOCK程序），并采用武汉协和医院提供的40例鼻分泌物临床样本进行验证。
2.1 免疫传感器的构建与表征
通过场发射透射电镜(FTEM)确认PbS CQDs为直径4.2±0.2纳米的球形结构，X射线衍射(XRD)谱显示其晶体平面与标准卡片(JCPDS 05-0592)一致。FTIR光谱中C-H/C=O峰的变化以及O、N元素的均匀分布证实抗体成功固定，电化学阻抗谱(EIS)显示电子转移电阻(Ret)从裸电极的1.83 kΩ增至抗体修饰后的62.36 kΩ，验证了传感器的逐层构建效果。
2.2 免疫传感器的工作机制
分子对接表明ECP-抗体复合物结合得分-328.78（置信度0.9728），MPO-抗体复合物得分-291.91（置信度0.9448），存在氢键、盐桥等相互作用。量子点尺寸小于激子玻尔半径（~18纳米），在特定电压下产生偶极充电-放电效应，将抗原-抗体结合引起的界面电荷重分布转化为电流信号。DPV实验证明，含量子点的传感器在10 ng/mL抗原溶液中电流响应显著增强，证实了量子点的信号转导作用。
2.3 血清样本检测
系统优化临床样本前处理方案：溶血实验显示即使严重溶血（血红蛋白5.0 g/L）对检测率影响微弱；放置时间实验表明ECP在室温下1小时检测率即降至50%以下，MPO在2小时后显著下降；储存条件实验验证-20°C储存7天检测率仍>97%。加标回收实验显示ECP回收率88.90%-111.00%（变异系数3.41%-17.50%），MPO回收率96.00%-113.00%（变异系数2.02%-9.53%），符合电化学痕量分析标准。
2.4 鼻分泌物样本检测
将临床样本按1:500稀释后检测，ECP校准曲线为ΔI(μA)=1.21+1.12lgC(ng/mL)，MPO为ΔI(μA)=1.74+1.68lgC(ng/mL)。40例患者样本检测结果与ELISA的皮尔逊相关系数(PCC)达0.969(ECP)和0.960(MPO)，单次检测时间仅35秒，显著优于传统方法。
该研究首次将量子点免疫传感器成功应用于鼻炎生物标志物的快速定量检测，攻克了蛋白质电导率低导致的信号弱、临床样本稳定性差等技术难点。通过系统优化溶血、储存等实际临床因素，建立了可应用于POCT和家庭诊断的可靠方案。未来通过传感器与读出电路集成优化，有望开发可穿戴式鼻炎监测设备，推动呼吸系统疾病的精准管理。
