据世界卫生组织（WHO）数据，世界范围内癌症是发病和死亡的主要原因，2012年约有1400万新发癌症病例，预计今后二十年新发病例数将增加约70%，并且近70%的癌症死亡发生在低收入和中等收入国家[1]。但癌症并不是一般意义上的绝症，WHO也指出，如果做到早期诊断和充分治疗，许多癌症会有很高的治愈率[1]。肿瘤标志物的检测在癌症普查、预后判断、疗效评价等方面具有重大意义。目前最主要的检测方式是检测肿瘤的标志物，例如甲胎蛋白、癌胚抗原、CA199、CA125等。然而这些物质在体内的含量非常低，要实现准确的检测并非易事。电化学免疫传感器灵敏度较高、易于小型化、容易操作、价格便宜，越来越受到大家的关注。各路大神还在各显神通，以进一步提高电化学免疫传感器的灵敏度。
先介绍一些关于电化学免疫传感器的基础知识。对于电流型电化学免疫传感器，有两种模式：非标型电化学免疫传感器和三明治型电化学免疫传感器，如图：
图1.（A）非标和（B）三明治电化学免疫传感界面构建原理图。
一般对于非标型电化学免疫传感器，要检测的目标物质（以抗原为例）与固定在电极表面的抗体特异性结合而引起电路中阻抗和电容的变化，最终导致电流变化。其灵敏度是指单位浓度的目标物质导致的电流变化值。电流的变化值越大，灵敏度越高。在三明治型电化学免疫传感器中引入了标记抗体的材料（可以称为探针），探针材料中含有电信号物质，当探针通过抗体-抗原-探针相互作用被固定到电极表面的时候，能会产生响应电流。
下面看各种奇思妙想隆重登场。
迎面看第一个：花枝招展的像一位姑娘！
图片来源：Biosens. Bioelectron., 2017, 97, 169-176
该文使用一种导电高分子（聚3-噻吩乙酸）作为基底，利用高分子中大量羧基固定抗体，增加固定目标物质的活性位点，由此增加固定到电极表面的目标物质。在铁氰化钾溶液中利用CV和阻抗表征，由此得到线性关系。
接着第二个：看着也是乱如麻！
图片来源：Chem. Commun., 2015, 51, 7132-7135
第一个改进的是基底材料，这一个改进的是探针材料。该工作中探针是修饰了DNA单链的磁珠，通过DNA单链互补形成双链的特性增加固定到探针上的磁珠，同时吸附大量的亚甲基蓝到探针表面。另外，磁珠还可以催化还原处于氧化态的亚甲基蓝，由此放大电化学信号。看到这，就该有人想了，如果探针就像竹子一节一节的往上长，信号放大岂不是更easy？这样想的少年请留步，你很有潜力，因为真有大神这样做：
图片来源：Anal. Chem., 2014, 86, 8352-8358
酪胺（tyramine）在自由基氧化的情况下被活化，从而可以与邻近的蛋白质相结合。该工作将酪胺修饰到辣根过氧化物酶（HRP）上，H2O2存在时，溶液中修饰酪胺的HRP可以逐步的结合到探针上，瞬间脑补小时候玩的“接竹竿”（生活与化学也是相通滴！）。然后再将传感器浸泡在含有过氧化氢的4-氯萘酚溶液中，在HRP的催化下4-氯萘酚生成沉淀，增加传感器表面的阻抗，最后检测阻抗值，由此得到目标蛋白质的含量。
这些机理图是挺漂亮的，但是实现逐步放大还是很复杂，有没有人想着一步实现信号放大呢？必需有啊！
图片来源：Anal. Chem., 2016, 88, 12516-12523
为了实现信号的放大，该工作中以含有金属离子的MOF材料作为探针，并且不需要酸溶等复杂操作，还利用最近比较火的COF材料作为基底，导电性好，在检测的过程中传感器性能良好。
另一个最近比较火的方法是利用催化放大，各种的循环放大！来一个：
图片来源：Biosens. Bioelectron., 2017, 94, 184-192
该工作中，探针上修饰了亚甲基蓝和DNA酶（hemin和G四联体组成）。电极表面在过氧化氢存在的条件下，DNA酶可以将还原态的亚甲基蓝氧化，使信号放大。
看着他们图画的好看，机理也是千奇百怪。有些甚至出乎意料之外，然而最终信号放大的原理总结下来没多少：（1）让基底或者探针聚集更多的信号物质来放大信号；（2）使用具有催化性能的材料作为基底或者探针，催化放大响应信号，不管是用于放大增加电流信号还是增加电阻降低信号；（3）利用比表面积大、导电性好的材料构建基底或者探针，提高灵敏度。这些原理明白了剩下的就是选择一种实现的方式了。
参考文献：
1. http://www.who.int/mediacentre/factsheets/fs297/zh/
（本文由苯宝宝看电化学供稿）
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