基于荧光纳米簇的“关开”型FRET传感器用于血清中多种肿瘤标志物同时检测

It is of great importance to simultaneously detect multiple tumor biomarkers in serum in order to improve the accuracy of cancer diagnosis. Owing to their excellent light stability and high sensitivity, “off-on” aptamer sensors constructed with fluorescent nanoclusters and aptamer has obvious advantages for the detection of tumor biomarkers based on the fluorescence resonance energy transfer (FRET). However, there has no report on the application of fluorescent nanoclusters-aptamer sensor for the simultaneous detection of several tumor biomarkers. In this proposed research, we will synthesize a series of fluorescent nanoclusters (Au, Ag, C, Cu) with different emission wavelengths protected by proteins, DNA and GSH, which will be further modified with specific aptamers. We will then select several appropriate functionalized fluorescent nanoclusters to construct the “off-on” fluorescent nanoclusters-aptamer FRET sensors for simultaneous detection of different tumor biomarkers in human serum. The proposed method can be used for the simultaneous detection of several tumor biomarkers in human serum with high sensitivity and accuracy, and it may become a powerful tool for cancer diagnosis.

血清中多种肿瘤标志物的同时检测对于降低癌症误诊几率、提高诊断准确性有着十分重要的意义。利用荧光纳米簇光稳定性强的优点，结合具有特异性识别作用的适配体，能够构建灵敏度极高的 "off-on"型荧光共振能量转移（FRET）适配体传感器。基于荧光纳米簇作为能量供体的"off-on”型FRET适配体传感器在肿瘤标志物检测方面具有很大优势，但目前利用此类传感器对多种肿瘤标志物进行同时检测尚未见报道。本研究拟以不同的蛋白质、核酸分子、谷胱甘肽等为模板，合成Au、Ag、C、Cu等不同的荧光纳米簇，通过控制反应条件以获得不同发射波长的荧光纳米簇，并在其表面修饰针对不同肿瘤具有特定识别的适配体，筛选出合适的几组功能化荧光纳米簇构建"off-on”型FRET的适配体传感器，实现血清中几种肿瘤标志物的同时检测。本方法快速、准确且灵敏度高，能够同时检测血清中多种肿瘤标志物，将为癌症的准确诊断提供有力的技术支持。

肿瘤标志物的早期准确检测，能够为肿瘤相关疾病的诊断提供有力证据，在癌症等重大疾病的早期预警和治疗方面具有重要作用。但是在实际生物样品如血清中，大多数肿瘤标志物浓度都很低，并且检测单一肿瘤标志物不能够对疾病提供足够有效的信息而容易造成误诊。本项目围绕多种标志物同时检测的癌症精准早期诊断新技术和高通量快速定性筛查技术的研究方向，在以下两个方面取得了比较重要的进展：（1）利用具有不同发射波长的荧光纳米簇（金纳米簇、银纳米簇和碳量子点等），结合聚多巴胺纳米微球、二硫化钼等纳米材料构建了单一激发波长下的荧光共振能量转移技术的传感平台，实现了多种癌症相关生物分子的同时精准定量检测，解决了单一癌症标志物检测误诊率高的难题；（2）针对癌症等重大疾病早期高通量筛查的需求，采用多种荧光纳米簇材料构建了具有区分复杂生物样品能力的传感器阵列，发展了乳腺癌、直肠癌以及肝癌等重大疾病的高通量快速定性筛查方法，解决了传统癌症检测方法无法实现高通量筛选的难题。在本项目的支持下，在Anal. Chem., ACS Appl. Mater. Inter, Biosens. Bioelectron., Anal. Chim. Acta, Microchim. Acta以及J. Mater. Chem. B等国际期刊发表SCI论文12篇，其中影响因子大于5.0的7篇。在此研究基础上，项目主持人还获得山东省优秀青年基金1项，申请国家发明专利1件。本项目的研究为癌症等重大疾病的精准早期诊断和高通量快速定性筛查提供了快速、简便且有效的新方法。