基于多肽功能化有机纳米粒子的电化学发光阵列传感器检测肿瘤标示物

The project "Electrogenerated chemiluminescence biosensor array for the determination of cancer biomarker incorporation of organic nanoparticle functionalized with peptide" was proposed. Taking advantages of the sensitivity of electrogenerated chemiluminescence (ECL) and the specificity of biological molecular recognition substances (peptide), a series of novel ECL biosensor for multiplex determination of cancer biomakers including proteins and cell was proposed incorparation of nanoparticle as ECL signal and carrier for peptide. The main research include: (1) synthesize organic nanoparticles and study the electron transfer and ECL behaviour of organic nanoparticle. (2) synthesize peptide functionalized organic nanoparticle which served as ECL signal and capture probe for target analytes. (3) fabricate novel peptide-based biosensor platform and examine the effect of conformation of peptide on the analytical performance of biosensor. (4) develop a serial of ECL peptide-based biosensor array for the multiplex determination of cancer biomarker using CCD as detector. The emphasis focused on the amplification strategy of ECL signal and the strategy to collect multiplex ECL signal. The application of ECL bioassay was extended to develop highly sensitive ECL peptide-based method for multiplex determination of cancer biomakers including proteins and cell. The achievements in this project will promote the development of ECL biosensor and their applications in analytical, clinical, material and biologicial field.

以肿瘤标示物为检测对象，多肽为分子识别物质，电化学发光试剂为信号物质，提出基于多肽功能化有机纳米粒子的电化学发光阵列传感器检测肿瘤标示物的研究思路。拟合成和筛选电化学发光性能良好的新型有机纳米粒子，深入考察其在电极表面的电子传递和电化学发光行为；将其作为电化学发光信号物质和分子识别物质的载体，研究信号放大机理和电化学发光规律；设计和研制多肽阵列传感新界面，揭示多肽结构和构象变化与分析特性的关系；以CCD为检测器件，实现阵列电极对多维电化学发光信号的快速融合处理；重点研究多肽与目标物质多价结合的策略和方法，以期构建灵敏度高、选择性好、同时检测多种肿瘤标示物的电化学发光阵列传感器，建立检测与恶性肿瘤相关蛋白质或细胞的电化学发光分析方法，应用于恶性肿瘤的早期发现。本研究将为肿瘤标示物的分析检测提供新途径，对生物传感器发展、生命科学和材料科学研究均具有重要意义。

本项目开展了基于多肽功能化有机纳米粒子的电化学发光阵列传感器检测肿瘤标示物的研究。以多肽、适配体和凝集素为分子识别物质，在信号物质、分子识别物质、固定化方法、传感器设计构建和分析应用方面进行了研究。（1）合成了四类有机化合物、八种铱金属配合物和三类有机纳米粒子的电化学发光新体系，发现了双波长电化学发光、多电子转移行为和聚集诱导增强电化学发光新现象；（2）发展了基于金纳米粒子、碳纳米管和石墨烯为电极修饰材料和载体的纳米信号增强策略；提出了生物亲合通用型磷酸化探针、双功能识别探针和辅助探针增加亲和性策略；创建了电化学-巯基自组装-点击化学耦合、电化学-巯基自组装-共价键合的阵列传感固定化方法；（3）利用目标物对特异性底物的生物切割作用、磷酸化作用等，发展了检测小分子药物、DNA、蛋白质、细胞等的电化学发光阵列生物传感新器件和新方法；发展了细胞与药物作用模型和药物筛选新方法。（4）以CCD为检测器件，建立了基于通用型探针同时检测多种恶性肿瘤标示物的电化学发光阵列传感分析新方法，进行多种肿瘤标示物的同时检测；实现了对阵列电极多维电化学发光信号的快速融合处理。该项研究成果将极大促进电化学发光信号物质和电化学发光传感新方法的发展。本研究将为肿瘤标示物的分析检测提供新途径，对生物传感器发展、生命科学和材料科学研究均具有重要意义。该项目完成了项目预定的目标，共发表论文32篇，其中SCI研究论文29篇，“电化学发光新体系和新方法研究”获得2016年陕西高等学校科学技术一等奖1项，培养硕士研究生6名。