基于功能化纳米材料与磁分离技术的超高灵敏度电化学发光肿瘤标志物快速检测方法及装置

恶性肿瘤是当前严重危害人类生命健康的常见疾病，其早期诊断可以通过检测肿瘤标志物来实现。现有的肿瘤标志物检测方法还存在检测的准确性和灵敏度不高、操作复杂和检测时间过长等问题。本项目基于申请人现有的研究基础，拟结合纳米技术、磁分离技术、电化学发光技术、肿瘤学知识来尝试探索这一医学难题的解决方案。针对灵敏度问题，拟发展一种基于电化学发光（ECL）原理的高灵敏度纳米探针，理论上能够数量级的提高ECL检测灵敏度；针对操作复杂和检测时间过长等问题，拟发展微型化磁分离与原位磁ECL检测体系，实现分离和检测过程的自动化；此外，对本项目组前期的ECL检测装置从组装设计、光子探测效率、仪器稳定性方面予以改进；最终建立一种基于功能化纳米材料与磁分离技术的超高灵敏度ECL肿瘤标志物快速检测方法及装置，为恶性肿瘤的早期诊断提供新的、可靠的技术方案。此项目技术具有重大的科学价值和应用前景。

在国家自然科学基金的资助下，我们主要开展了以下三方面的研究工作。第一、基于功能化纳米材料与磁分离技术的超高灵敏度电化学发光肿瘤标志物快速检测方法及装置的建立。1、对本项目组前期的ECL检测装置从组装设计、光子探测效率、仪器稳定性方面予以改进，形成一套结构简单，生产装配较为容易，操作使用方便，造价相对较低，自动化程度高、可程序控制、检测性能良好的电化学发光检测装置；并以转基因产品检测为例，验证了该装置的可靠性。2、结合最新发展的适配体和磁分离技术，发展了一种基于适配体的新型磁免疫电化学发光检测方法，并以肿瘤标志物——PDGF-BB蛋白质为例，验证了该法的可靠性。由于采用适配体来取代传统的抗体，与以往基于抗体的磁免疫电化学发光方法相比，该法具有探针易于合成与标记、稳定性好、易于保存、保质期长、成本低等优势。3、为了进一步提高电化学发光检测的灵敏度，本项目组结合最新发展的纳米材料和生物磁富集技术，在国际上率先构建了一种电化学发光纳米探针，开发出一种基于微磁珠平台的高灵敏度电化学发光生物条形码检测方法，实现了数量级的提高电化学发光检测灵敏度。与原有磁免疫电化学发光方法相比，灵敏度提高了两个数量级。4、在上述工作基础上，以肿瘤标志物——PDGF-BB蛋白质为例，建立一种基于功能化纳米材料与磁分离技术的超高灵敏度和高准确度的ECL肿瘤标志物快速检测方法，为恶性肿瘤的早期诊断提供了新型可靠的技术方案。二、基于石墨硒的核酸/蛋白质恒温扩增荧光检测平台的建立和应用。结合最新发展的新型纳米材料——石墨硒、核酸等温扩增技术和荧光检测方法，以肿瘤标志物——thrombin蛋白质为例，发展了一种基于石墨硒的核酸/蛋白质恒温扩增荧光检测新平台，可进一步应用于肿瘤早期诊断、病原菌检测等领域。三，建立了一种微纳米光纤微流控系统产生微泡的装置。该装置具有简单、快速、成本低廉的优点，可用于富集生物细胞、生物分子、重金属等，起到放大探测信号的作用，可进一步用于传感、病毒检测、生物芯片、血液中肿瘤标志物检测等领域，从而开拓一种新的生物分子检测手段。