近紅外納米生物傳感器的構(gòu)建及其全血檢測(cè)的應(yīng)用研究.docx

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1、近紅外納米生物傳感器的構(gòu)建及其全血檢測(cè)的應(yīng)用研究癌癥由于其臨床治愈率非常低,已經(jīng)成為威脅人類(lèi)健康的一大殺手。究其原因,目前的診斷方法診斷結(jié)果基本都為中晚期,錯(cuò)過(guò)了最佳的治療時(shí)機(jī),增大了癌癥的死亡率。而對(duì)于癌癥早期發(fā)現(xiàn)的病人而言,其治愈率可達(dá)80%。因此,發(fā)展癌癥的早期診斷技術(shù)對(duì)于維護(hù)人類(lèi)生命健康具有重要的意義。血液免疫檢測(cè)是醫(yī)學(xué)臨床疾病診斷的重要手段。其中,熒光免疫檢測(cè)技術(shù)由于其檢測(cè)相對(duì)簡(jiǎn)單并且具有較高的靈敏度引起了人們的廣泛關(guān)注。然而,目前普遍應(yīng)用的熒光探針的激發(fā)光均為紫外或可見(jiàn)光,血液中檢測(cè)時(shí),會(huì)

2、激發(fā)血液產(chǎn)生強(qiáng)烈的熒光背景,湮滅探針的熒光信號(hào),無(wú)法實(shí)現(xiàn)對(duì)分析物的檢測(cè)。因此,目前臨床應(yīng)用的熒光方法,都必須預(yù)先進(jìn)行血清/血漿分離,而多次的分離及清洗過(guò)程不可避免地會(huì)對(duì)待測(cè)生物分子的結(jié)構(gòu)或構(gòu)象造成破壞,從而對(duì)檢測(cè)的準(zhǔn)確性造成影響,導(dǎo)致錯(cuò)誤的治療方案,其后果極其嚴(yán)重。目前基于近紅外光激發(fā)的納米材料引起了人們的廣泛關(guān)注。由于其激發(fā)光處于生物近紅外窗口區(qū),幾乎不激發(fā)血液體系產(chǎn)生生物自熒光,從而可以有效地降低熒光背景的干擾,為全血的直接生物檢測(cè)提供了新希望。本論文的出發(fā)點(diǎn)是針對(duì)目前熒光免疫檢測(cè)技術(shù)難以實(shí)現(xiàn)全血

3、直接檢測(cè)的研究難點(diǎn),以固相光纖和玻片為生物傳感載體的生物傳感器研究為基礎(chǔ),在生物標(biāo)記新型探針和傳感方法等方面開(kāi)展了創(chuàng)新的研究,主要包括生物傳感方式、近紅外新型探針和新型供受體對(duì)的設(shè)計(jì)和制備、固相生物傳感器的構(gòu)建和生物檢測(cè),尤其是全血生物檢測(cè)中的應(yīng)用開(kāi)展了分析表征和評(píng)價(jià)研究,旨在發(fā)展一種用于重大疾病早期診斷和預(yù)警的新技術(shù)和新方法。主要?jiǎng)?chuàng)新性研究成果如下:1.細(xì)胞內(nèi)ph值是了解細(xì)胞內(nèi)各種活動(dòng)（如新陳代謝、增殖、凋亡等）的基礎(chǔ),更是許多重大疾病（如癌癥、阿爾茨海默病等）診斷的重要依據(jù)。然而,細(xì)胞內(nèi)ph值的精

4、確量化檢測(cè)一直是分子生物學(xué)和醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的重大難題之一。據(jù)此,本論文利用nayf4:yb³⁺,tm³⁺上轉(zhuǎn)換納米粒子（ucnps）作為能量傳遞（et）的供體,以fitc分子作為et的受體,創(chuàng)新地以u(píng)cnps中475nm的上轉(zhuǎn)換發(fā)光作為ph的響應(yīng)信號(hào),645nm的發(fā)光強(qiáng)度為量化檢測(cè)自參考信號(hào),發(fā)展了一種精確高靈敏的定量檢測(cè)細(xì)胞內(nèi)ph值的新方法。實(shí)現(xiàn)了細(xì)胞ph在3.0-7.0范圍內(nèi)的高準(zhǔn)確性定量檢測(cè),檢測(cè)靈敏度高達(dá)3.56單位/ph,誤差小于0.4單位/ph。2.熒

5、光免疫檢測(cè)是醫(yī)學(xué)臨床診斷中應(yīng)用最為廣泛的檢測(cè)技術(shù),主要分為非均相檢測(cè)（如elisa）和均相檢測(cè)（如et基的傳感方法）。然而,對(duì)于商業(yè)應(yīng)用的非均相免疫檢測(cè)而言,受目前熒光生物探針固有性質(zhì)的限制,均需要預(yù)先血清/血漿分離以及后序復(fù)雜的清洗過(guò)程,嚴(yán)重影響了檢測(cè)的準(zhǔn)確性;對(duì)于均相免疫檢測(cè)而言,熒光標(biāo)記探針粒子的聚集及其引起的光散射,嚴(yán)重影響了檢測(cè)靈敏度和可靠性。針對(duì)上述方法在血液檢測(cè)中所面臨的挑戰(zhàn)性難題,本論文創(chuàng)新地構(gòu)建了以u(píng)cnps為et供體、以金納米粒子（gnps）為et受體的的固相生物傳感器,發(fā)展了一種

6、原位檢測(cè)的新技術(shù),并開(kāi)展了其在全血檢測(cè)中的應(yīng)用研究。該方法解決了均相和非均相檢測(cè)中的挑戰(zhàn)性難題,實(shí)現(xiàn)了全血中igg一步、原位、高靈敏的檢測(cè)。在20倍稀釋的血液中檢測(cè)靈敏度達(dá)3.4nm,首次實(shí)現(xiàn)了全血樣品5-400nm的寬范圍檢測(cè)。3.高靈敏的全血直接檢測(cè)對(duì)于實(shí)現(xiàn)諸如癌癥和艾滋病等重大疾病的早期診斷和預(yù)警具有重要意義。然而,受制于受熒光生物探針固有性質(zhì)以及血液復(fù)雜環(huán)境中強(qiáng)烈光散射、吸收和自熒光背景,全血樣品的直接檢測(cè)一直是一個(gè)挑戰(zhàn)性的難題。針對(duì)上述問(wèn)題,本論文創(chuàng)新地構(gòu)建了基于近紅外納米sers標(biāo)記物ag

7、@4mba@sio2的光纖生物傳感器。以4-mba分子和ag納米粒子所得到的sers信號(hào)作為檢測(cè)信號(hào)通過(guò)二氧化硅包覆增強(qiáng)sers納米探針在復(fù)雜體系中的穩(wěn)定性。將構(gòu)建的新型SERS納米探針與光纖倏逝波生物傳感技術(shù)相結(jié)合,利用近紅外光作為激發(fā)光,有效地降低了全血中熒光背景及各組分光散射對(duì)檢測(cè)信號(hào)的影響,實(shí)現(xiàn)了全血中甲胎蛋白AFP的高靈敏及準(zhǔn)確性檢測(cè),檢測(cè)線性范圍達(dá)50-500ng/mL。本論文在近紅外納米生物探針與多種傳感方式相結(jié)合的生物醫(yī)學(xué)檢測(cè)技術(shù)的研究方面,獲得了一些可喜的結(jié)果,有效地解決了熒光免疫檢

8、測(cè)的兩大領(lǐng)域性（均相檢測(cè)與非均相檢測(cè)）難題,發(fā)展了全血原位免疫檢測(cè)的新技術(shù)與新方法,為癌癥等重大疾病的臨床早期診斷奠定了基礎(chǔ)。在現(xiàn)有工作的基礎(chǔ)上,綜合材料學(xué)、物理學(xué)、化學(xué)、分子生物學(xué)、生物醫(yī)學(xué)和臨床等多學(xué)科、多領(lǐng)域,研發(fā)多通道、高靈敏的全血檢測(cè)方法及全血原位在體檢測(cè)技術(shù)將是未來(lái)生物醫(yī)學(xué)研究的主要方向。