前列腺癌是全球男性最常见的死亡原因,由前列腺上皮细胞的恶性增生引起(Al-Kasasbeh等人,2015;Rawla,2019;Kawatani等人,2019;Sung等人,2021)。前列腺特异性抗原(PSA)作为前列腺癌的诊断标志物,被广泛用于显示疾病的起始和进展(Schröder等人,2012;Negoita等人,2018)。因此,开发高灵敏度的PSA早期检测方法是研究团队预防前列腺癌的重要目标(Li等人,2022;Shen等人,2022;Xu等人,2022;Wei等人,2023)。
近年来,已经开发出多种PSA分析新技术,如微流控技术(Feng等人,2021)、酶联免疫吸附测定(Gao等人,2023)、场效应晶体管(Gong等人,2024)和石英晶体微天平生物传感器(Chen等人,2023)。上述技术可能存在劳动强度大、成本高和处理时间长的局限性。因此,需要开发替代的、简单且成本效益高的高灵敏度PSA检测方法。
近年来,电化学安全传感器因其低检测限、良好的稳定性、高灵敏度、简单性、便携性和成本效益而受到关注(Nasrollahpour等人,2022;Dezhakam等人,2024;Shafaei等人,2021;Shafaei等人,2022;Karimzadeh等人,2020)。此外,光电化学(PEC)生物传感作为一种高效的分析方法,因其高灵敏度、操作简便、背景信号低和响应时间快而受到认可(Xiao等人,2022;Zhao等人,2021;Mohammad-Rezaei等人,2025)。其预期的分析能力在很大程度上取决于所使用光活性材料的光电转换效率(Li等人,2024;Zang等人,2016)。为了开发灵敏的PEC生物传感器,使用高性能的光活性材料非常重要(Jia等人,2023;Zhu等人,2023)。最近的研究进一步表明,PEC传感器具有固有的低背景噪声、高信噪比和出色的微型化潜力,这显著提高了其在生物传感应用中的分析性能(Xu等人,2026;Wei等人,2023;Hu等人,2026;Akbari等人,2023)。
近年来,导电聚合物因良好的导电性、稳定性和低成本加工性而在电催化领域受到广泛关注。其中一种聚合物是聚苯胺(PANI),由于其优异的光学和电学性能,在传感器和生物传感器中有着广泛的应用(Zhu等人,2022)。石墨烯量子点(GQDs)作为从石墨烯衍生出的零维纳米材料(Yan等人,2019),因其优异的物理化学性质而受到关注。这些固有优势包括出色的化学稳定性、低细胞毒性、高环境兼容性,尤其是出色的光稳定性和光诱导电子转移能力(Hasanzadeh等人,2016c;Hasanzadeh等人,2016a;Hashemzadeh等人,2016;Hasanzadeh等人,2016;Shadjou等人,2016;Hasanzadeh等人,2016b)。因此,GQDs因其独特的性质而在许多生物应用中得到广泛应用(Mehta等人,2017;Tuteja等人,2016)。另一方面,氧化钨纳米颗粒(WOxNPs)因其优异的光催化活性、化学稳定性和良好的生物相容性以及低成本而在传感应用中得到广泛研究(Nasrollahpour等人,2021;Saidi等人,2018;Wang等人,2020)。
贵金属纳米颗粒因其出色的生物相容性、高电化学性能、优异的耐久性、高电子传输能力和导电性而经常被用作传感应用中的增强元素。金纳米颗粒(AuNPs)因其优异的导电性、高表面积、低毒性和良好的生物相容性而在生物传感器中得到广泛应用(Noreen等人,2022;Yang等人,2016;Pakchin等人,2018)。工程化的PANI-GQDs-WOx和AuNPs的协同效应提高了所提出的免疫传感器的光催化性能、导电性以及生物受体的固定强度。
本文介绍了一种基于工程化PANI-GQDs-WOx/Au纳米复合材料的高效PEC免疫传感器,用于PSA的早期检测。所开发的PANI-GQDs-WOx纳米复合材料简单地共电沉积在石墨化的丝网印刷碳电极表面,随后固定了AuNPs和生物受体。该平台表现出高的光催化活性以及改进的PSA检测分析信号,这是临床研究中检测各种生物标志物的一个里程碑。