近红外纳米生物传感器的构建及其全血检测的应用研究

	近红外纳米生物传感器的构建及其全血检测的应用研究
	李翠霞
	2016-04-01
发表期刊	中国科学院长春光学精密机械与物理研究所
期号	3
摘要	癌症由于其临床治愈率非常低,已经成为威胁人类健康的一大杀手。究其原因,目前的诊断方法诊断结果基本都为中晚期,错过了最佳的治疗时机,增大了癌症的死亡率。而对于癌症早期发现的病人而言,其治愈率可达80%。因此,发展癌症的早期诊断技术对于维护人类生命健康具有重要的意义。血液免疫检测是医学临床疾病诊断的重要手段。其中,荧光免疫检测技术由于其检测相对简单并且具有较高的灵敏度引起了人们的广泛关注。然而,目前普遍应用的荧光探针的激发光均为紫外或可见光,血液中检测时,会激发血液产生强烈的荧光背景,湮灭探针的荧光信号,无法实现对分析物的检测。因此,目前临床应用的荧光方法,都必须预先进行血清/血浆分离,而多次的分离及清洗过程不可避免地会对待测生物分子的结构或构象造成破坏,从而对检测的准确性造成影响,导致错误的治疗方案,其后果极其严重。目前基于近红外光激发的纳米材料引起了人们的广泛关注。由于其激发光处于生物近红外窗口区,几乎不激发血液体系产生生物自荧光,从而可以有效地降低荧光背景的干扰,为全血的直接生物检测提供了新希望。本论文的出发点是针对目前荧光免疫检测技术难以实现全血直接检测的研究难点,以固相光纤和玻片为生物传感载体的生物传感器研究为基础,在生物标记新型探针和传感方法等方面开展了创新的研究,主要包括生物传感方式、近红外新型探针和新型供受体对的设计和制备、固相生物传感器的构建和生物检测,尤其是全血生物检测中的应用开展了分析表征和评价研究,旨在发展一种用于重大疾病早期诊断和预警的新技术和新方法。主要创新性研究成果如下:1.细胞内ph值是了解细胞内各种活动(如新陈代谢、增殖、凋亡等)的基础,更是许多重大疾病(如癌症、阿尔茨海默病等)诊断的重要依据。然而,细胞内ph值的精确量化检测一直是分子生物学和医学领域的重大难题之一。据此,本论文利用nayf4:yb~(3+),tm~(3+)上转换纳米粒子(ucnps)作为能量传递(et)的供体,以fitc分子作为et的受体,创新地以ucnps中475nm的上转换发光作为ph的响应信号,645nm的发光强度为量化检测自参考信号,发展了一种精确高灵敏的定量检测细胞内ph值的新方法。实现了细胞ph在3.0-7.0范围内的高准确性定量检测,检测灵敏度高达3.56单位/ph,误差小于0.4单位/ph。2.荧光免疫检测是医学临床诊断中应用最为广泛的检测技术,主要分为非均相检测(如elisa)和均相检测(如et基的传感方法)。然而,对于商业应用的非均相免疫检测而言,受目前荧光生物探针固有性质的限制,均需要预先血清/血浆分离以及后序复杂的清洗过程,严重影响了检测的准确性;对于均相免疫检测而言,荧光标记探针粒子的聚集及其引起的光散射,严重影响了检测灵敏度和可靠性。针对上述方法在血液检测中所面临的挑战性难题,本论文创新地构建了以ucnps为et供体、以金纳米粒子(gnps)为et受体的的固相生物传感器,发展了一种原位检测的新技术,并开展了其在全血检测中的应用研究。该方法解决了均相和非均相检测中的挑战性难题,实现了全血中igg一步、原位、高灵敏的检测。在20倍稀释的血液中检测灵敏度达3.4nm,首次实现了全血样品5-400nm的宽范围检测。3.高灵敏的全血直接检测对于实现诸如癌症和艾滋病等重大疾病的早期诊断和预警具有重要意义。然而,受制于受荧光生物探针固有性质以及血液复杂环境中强烈光散射、吸收和自荧光背景,全血样品的直接检测一直是一个挑战性的难题。针对上述问题,本论文创新地构建了基于近红外纳米sers标记物ag@4mba@sio2的光纤生物传感器。以4-mba分子和ag纳米粒子所得到的sers信号作为检测信号通过二氧化硅包覆增强sers纳米探针在复杂体系中的稳定性。将构建的新型SERS纳米探针与光纤倏逝波生物传感技术相结合,利用近红外光作为激发光,有效地降低了全血中荧光背景及各组分光散射对检测信号的影响,实现了全血中甲胎蛋白AFP的高灵敏及准确性检测,检测线性范围达50-500 ng/m L。本论文在近红外纳米生物探针与多种传感方式相结合的生物医学检测技术的研究方面,获得了一些可喜的结果,有效地解决了荧光免疫检测的两大领域性(均相检测与非均相检测)难题,发展了全血原位免疫检测的新技术与新方法,为癌症等重大疾病的临床早期诊断奠定了基础。在现有工作的基础上,综合材料学、物理学、化学、分子生物学、生物医学和临床等多学科、多领域,研发多通道、高灵敏的全血检测方法及全血原位在体检测技术将是未来生物医学研究的主要方向。
关键词	上转换能量传递拉曼光谱全血检测 Ph值检测
语种	中文
文献类型	期刊论文
条目标识符	http://ir.ciomp.ac.cn/handle/181722/57677
专题	中科院长春光机所知识产出
推荐引用方式 GB/T 7714	李翠霞. 近红外纳米生物传感器的构建及其全血检测的应用研究[J]. 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所,2016(3).
APA	李翠霞.(2016).近红外纳米生物传感器的构建及其全血检测的应用研究.中国科学院长春光学精密机械与物理研究所(3).
MLA	李翠霞."近红外纳米生物传感器的构建及其全血检测的应用研究".中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 .3(2016).