近日，中国科学院深圳先进技术研究院医工所杨慧研究员团队在中科院一区TOP期刊Nanophotonics上发表了题为Ultrasensitive label-free miRNA-21 detection based on MXene-enhanced plasmonic lateral displacement measurement的研究。该团队提出了一种基于MXene材料增强的等离子体共振（SPR）生物传感技术，用于实时、无标记、超灵敏的miRNA检测。本研究中，王煜烨博士为第一作者，杨慧研究员为通讯作者，中国科学院深圳先进技术研究院为第一单位。法国国家科学研究中心（CNRS）的曾淑雯研究员为合著作者。
miRNAs是一种小的非编码RNA分子，在各种类型癌症的发生和发展中起着重要作用。其中，miRNA-21是一种被广泛认可的生物标志物，已被证实在包括乳腺癌、胰腺癌、肺癌和结直肠癌等多种癌症类型中上调。因此，对miRNA-21的超灵敏检测对于早期癌症诊断至关重要。传统的miRNA检测分析策略包括定量逆转录聚合酶链反应（qRT-PCR）、基于微阵列的杂交、新一代测序技术等等。然而，传统检测方法往往需要扩增和标记步骤，并且可能存在交叉杂交的问题。上述挑战严重限制了这些分析策略的应用场景。而SPR技术因其实时动态监测能力强、无需标记以及稳定性好等优点，已成为用于miRNA检测的重要传感技术之一。然而，受检测灵敏度的限制，传统的基于波长或角度检测机制的SPR生物传感器很难检测到低浓度水平的miRNA，同时也难以区分具有高序列同源性的miRNA。
为解决上述难题，该团队提出了一种基于横向位移检测机制的MXene增强SPR生物传感技术，用于超灵敏无标记的miRNA-21检测。该传感方案利用了MXene纳米材料表面积大和载流子约束能力强等特性，并对等离子体传感衬底的吸收系数进行调控，使其达到“零反射”状态，在SPR共振角处引起极急剧的相位变化，从而诱发较大的横向位移传感信号变化，能够对SPR传感基底表面的生物分子和生物反应进行实时监测。
该研究成果能够实现对低浓度（10-14 M）miRNA的无标记实时检测，能够对单碱基错配的miRNA序列进行区分，并且能够在复杂的环境介质中进行miRNA检测。该传感方案具有极佳的传感性能，能够为包括miRNA在内的一系列生物标记物提供超灵敏检测手段，在各类疾病的早期诊断和伴随治疗等领域具有广阔的应用前景。
基于相位诱发横向位移检测机制的miRNA检测方案示意图
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