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苏州医工所最新发现一种基于银纳米簇的多种肿瘤标志物

万安机械网 2019-08-24 19:32:31

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肿瘤标志物又称肿瘤标记物,是指特征性存在于恶性肿瘤细胞,或由恶性肿瘤细胞异常产生的物质,或是宿主对肿瘤的刺激反应而产生的物质,并能反映肿瘤发生、发展,监测肿瘤对治疗反应的一类物质。肿瘤标志物存在于肿瘤患者的组织、体液和排泄物中,能够用免疫学、生物学及化学的方法检测到。

肿瘤标志物是指特征性存在于恶性肿瘤细胞,或由恶性肿瘤细胞异常产生的物质,或是宿主对肿瘤的刺激反应而产生的物质,并能反映肿瘤发生、发展,监测肿瘤对治疗反应的一类物质。例如,癌胚抗原(CEA)和甲胎蛋白(AFP)是两种常见的肿瘤标志物。

CEA在胃肠道肿瘤、肺癌、乳腺癌中可出现异常增高,AFP在肝癌和恶性畸胎瘤中可出现异常增高。研究人员发现,血清中CEA和AFP的浓度与多种癌症的发生发展有关,同时检测这两种蛋白在癌症的诊断中具有重要作用。目前,常规的检测方法包括酶联免疫吸附试验(ELISA)和化学发光免疫分析(CLIA)等,但现有方法存在发光强度低、不易测量等缺点。为满足现有临床诊断对于分析测试方法提出的越来越高的要求,需要建立一种更为方便、稳定和灵敏的分析方法,用于在癌症的早期诊断中同时检测多种肿瘤标志物分子。

近期,中国科学院苏州生物医学工程技术研究所研究员缪鹏课题组提出了一种新型的基于银纳米簇的荧光检测方法,用于同时检测AFP与CEA。银纳米簇(AgNCs)由几个到几十个银原子组成,它们的超小尺寸接近电子的费米波长,从而其连续的能带被分离成多个独立的能级,展示出许多类分子特性如强荧光性,可作为一种荧光信号源用于生物分子检测。以DNA为模板合成的银纳米簇往往具有较高的荧光量子产率、高光稳定性、可调荧光发射和良好的生物相容性等优点,可以作为一种新型免标记荧光探针用于化学传感和生物医学检测领域。

该项工作中,首先引入聚多巴胺纳米球@银纳米簇(PDAN@AgNCs)体系,并使用不同的DNA模板合成具有不同荧光发射性质的银纳米簇,模版的另一端分别包含针对不同肿瘤标志物的适配体序列。单链DNA序列可以通过π-π堆积吸附在聚多巴胺纳米球的表面上导致银纳米簇的荧光猝灭。在存在相应的肿瘤标志物时,形成的适配体/靶标蛋白复合物可以从聚多巴胺纳米球的表面释放出来,游离的银纳米簇发射的荧光信号可用于指示相应肿瘤标志物的浓度。随着肿瘤标志物浓度的提高,相应的荧光发射变强,其浓度与荧光强度呈正相关。

实验结果表明,该荧光检测体系能够实现纳摩尔级的检测灵敏度,能够满足临床诊断的需求,并且该方法无需使用酶、抗体或其他信号放大装置,成本低,操作方便,具有良好的生物医学研究及临床诊断应用前景。

苏州医工所的该研究工作得到国家自然科学基金(81771929)、中科院科研装备研制项目(YJKYYQ20170067)等的资助。相应的研究成果已发表于Nanoscale(2019, 11, 8119)。

图1 基于聚多巴胺纳米球@银纳米簇的荧光生物传感器示意图

图2 聚多巴胺纳米球(A,B)与不同银纳米簇(C,D)的透射电子显微镜表征

图3 聚多巴胺纳米球@银纳米簇检测体系用于同时检测CEA与AFP的荧光光谱图(A,C)及相应的定量曲线(B,D)。A图混合物中CEA与AFP浓度均为(0,0),(10 nM, 10 nM),(20 nM, 20 nM),(30 nM,30 nM),(40 nM, 40 nM),(50 nM, 50 nM);C图混合物中CEA与AFP浓度为(50 nM, 0),(40 nM, 10 nM),(30 nM, 20 nM),(20 nM,30 nM),(10 nM, 40 nM),(0, 50 nM)。

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