显色和光散射双模传感的免疫金纳米探针的构建及高敏检测心脏标志物的研究

Gold nanoparticles based lateral-flow tests,due to their rapid,simple and low-cost characters, have become further established in point-of-care testing. Currently, the sensitivity and quantitative detection have become two important factor restricting the development of the lateral-flow assay.The key solution is to enhance the color signal of gold nanoparticles and efficient collection of the detection signal.The project takes advantage of the consistency of the size effects of gold particles size effects on their color sensing and light scattering characteristics （SERS）, to propose new ideas to solve the problem.On the basis of theoretical analysis, this project tries to design a class of gold nanoparticles based immunoprobes with highly-oriented antibodies for colorimetric and light-scattering sensing high-sensitive Cardiac Troponin I by later-flow mode.Furthermore, we aim to establish a reliable method for quantitativly analysing test results based on the linear changes between in the intensity of SERS spectra and levels of cTnI markers. Implemeting this project can provide a scientific and application basis for high-sensitive, quantitative lateral-flow detection method based on gold nanoparticles.

基于金纳米颗粒的侧向层析检测法因其快捷、简易和廉价而日益确立了在床边检测中的地位。目前，灵敏度和定量化检测已成为制约该检测法发展的两个重要因素。解决的关键在于增强金纳米颗粒的显色信号和对检测信号的高效收集。本项目利用金颗粒尺寸对其显色效应和光散射（表面增强拉曼散射效应，SERS）的影响具有一致性的特点，提出解决上述问题的新思路。研究在理论分析的基础上，拟构建一类普遍适用于侧向层析的、具有高效显色和SERS效应的双模传感性能并且抗体高度取向的免疫金纳米探针，以临床心脏标志物cTnI为检测目标，采用侧向层析的检测方式对cTnI进行基于聚集显色的高灵敏度检测，进而建立基于SERS光谱的强度与标志物含量的变化关系来实现检测结果定量化的方法，为进一步建立灵敏度高、检测结果可定量化的基于金纳米颗粒的侧向层析检测方法提供科学依据。

基于胶体金的侧向层析检测因其快捷、简易和廉价而日益确立了在床边即时检测中的地位。目前，低灵敏度和定性化检测已成为制约其发展的两个重要因素。解决的关键在于增强胶体金的检测信号和对检测信号的高效收集。本项目利用金颗粒尺寸对其显色效应和光散射（表面增强拉曼散射效应，SERS）的影响具有一致性的特点，提出了解决上述问题的新策略。在项目执行中：1. 我们通过新的纳米合成技术，宏量获得了50-100nm单分散的胶体金，首次研究了大尺寸的高质量胶体金用于免疫层析检测, 其灵敏度及检测信号强度均优于目前各级医院使用的同类产品，可作为商用免疫层析试剂盒的新选择；2. 提出了新的液相SERS检测方法学，用来精确检测贵金属纳米颗粒或结构的SERS性能，显著提高了拉曼信号的重复性和一致性。其相对标准偏差仅4.78%，为后续利用SERS进行生物标志物检测结果定量化的工作提供了坚实的基础；3. 成功构建了一类普遍适用于侧向层析的、具有高效显色和 高效SERS 效应的中空核壳结构的免疫金纳米探针，以临床心脏标志物 cTnI 为检测目标，采用侧向层析的检测方式对 cTnI 进行基于聚集显色的高灵敏度检测，基于SERS的检测下限可达到0.09 ng/mL, 较传统的显色检测方式提升了50倍，并可进一步优化。进而建立了基于 SERS 光谱的强度与标志物含量的变化关系来实现检测结果定量化的方法。在我国推行分级诊疗就医制度，日益重视精确高效的即时检测的大背景下，本项目取得的成果为侧向层析检测的快速、高敏、定量化检测提供了一种新思路、新平台。