阿尔茨海默病生物标志物的电化学发光成像分析

The lack of early diagnosis of Alzheimer’s disease (AD) becomes critical bottleneck that hinders the effective treatment. Electrochemiluminescence (ECL) imaging is an effective method with the properties of high-sensitivity, high throughput, multi-informatization and visualization, providing a new way for the early diagnosis of AD via the determination of biomarkers in human plasma. The project aims to develop a multiplexed ECL imaging system combining nano materials, biological signal amplification system and microarray processing technique, for the simultaneous detection of 3 AD biomarkers based on enzyme immunoassay. Primary antibodies immobilized on nano materials can be used to construct the electrochemical biosensing interface with high conductivity and biological compatibility. The sensitivity of secondary antibodies/enzyme complex can be increased by introducing the biological signal amplification system involving bienzyme or HRP-mimicking DNAzyme. ECL imaging system consisting of multiplexed arrays enables simultaneous recording of the light from all arrays. This project provides an effective mode for the sensitive and accurate determination of AD biomarkers in plasma, which could make the early diagnosis of AD more automatic, miniature and multi-functional.

目前对于阿尔茨海默病（Alzheimer’s Disease，AD）的早期诊断尚无准确快速的检测技术，成为制约有效防控AD的瓶颈。电化学发光成像技术可实现高灵敏度、高通量、多信息化和可视化检测，为AD早期诊断生物标志物的检测提供了新的途径。本项目拟在酶联免疫分析的原理基础上，结合纳米材料、生物信号放大系统和微阵列加工技术，采用电化学发光成像对血浆中3种AD生物标志物进行多组分同时检测。利用纳米材料包埋一抗，构筑导电性好、生物相容性佳的电化学传感界面。引入双酶或HRP模拟酶等新型生物信号放大技术，提高二抗与酶信号复合物的检测灵敏度。构筑多通道阵列式检测系统，利用电化学发光成像对所有阵列同时进行记录成像。本项目旨在实现血浆中AD标志物的灵敏准确检测，推动AD早期诊断技术向自动化、微型化及多组分检测方向发展。

寻找具有多元协调功能的电化学传感界面是建立电化学生物传感器的关键。而传统电化学分析多采用化学修饰电极，修饰步骤较为繁琐耗时，重现性差，且普遍存在“多步修饰、一次使用”的局限。本项目筛选了介孔硅-纳米金、壳聚糖-多壁碳纳米管等易修饰且信号稳定的复合材料以实现信号放大功能，避免了层层修饰造成的步骤复杂、重现性差等问题。此外本项目利用微加工技术制备了具有多组分同时检测功能的电化学发光电极阵列，一次检测可实现多组分分析、可视化分析。主要进行了3方面研究：①基于原位产生共反应剂和双极电极电化学，建立了一种简单、高效、可实现多组分同时检测的电化学发光传感器，用于血清中胆碱、葡萄糖及乳酸的检测；②发展了一种在二氧化硅纳米通道内负载金纳米颗粒的方法，将其用于细胞内过氧化氢的检测，进而对天然抗氧化药物进行评估和筛选；③构建了一种由介孔硅电极阵列-疏水纸盖组成的微芯片传感器，并将其用于血清中苦参碱的检测。本项目旨在建立便携式、可视化、具有多组分分析功能的电化学发光生物传感器，以实现临床早期诊断及生物分析的低成本、高灵敏、多信息化检测。