多功能化纳米模拟酶的构建及超灵敏、高选择性检测纤维蛋白

Fibrin is considered as potential marker of cancer, because recent researches have shown there are the depositions of fibrin in solid tumor stroma. The project will develop a new strategy for detection of fibrin using multifunctional nanozymes. First, the nanozymes of carbon nanomaterials will be prepared, which exhibit fascinating peroxidase-like activity. Then homing peptide will be were modified in carbon nanomaterials through DNA Self-assembly, while homing peptide recognises fibrin. For improving the sensitivity, rolling circle amplification (RCA) is introduced. Lastly combined with cataluminescence, a simple, high sensitivity method for detection of fibrin will be developed. The method will apply to dectect the fibrin of tumor tissues. In a word, This project aims to solve the current difficulties of cancer early diagnostics, and opens a new perspective to use the mimic enzyme in bioanalytical sensing studies. It is of great social and scientific significance to the research fields of early diagnostics of cancer.

本项目根据多种实体肿瘤间质存在纤维蛋白沉积的共性特征，针对“癌症早期诊断”这个关键科学问题，以纤维蛋白为研究对象，拟从制备碳纳米材料类过氧化物酶入手，通过DNA的自组装，将具有特异性识别纤维蛋白的归巢肽修饰在碳纳米材料上，使碳纳米材料具有识别性，利用DNA滚环扩增反应，放大信号，充分利用碳纳米材料的催化发光特性，结合催化发光及化学发光反应，建立高选择性，超灵敏检测肿瘤间质纤维蛋白的新方法。本项目的研究从解决目前癌症早期诊断所面临的实际困难出发，为癌症早期诊断提供新的检测方法和技术，对于癌症早期诊断的应用研究具有重要的科学和社会意义，给人们设计生物分析及传感方法提供了一种新的思路。

本项目针对“癌症的早期诊断”这个关键科学问题，以纤维蛋白为研究对象，建立高灵敏、高选择性检测纤维蛋白的新方法。首先，系统地研究了纤维蛋白原与血红素之间的作用，并通过计算化学模拟纤维蛋白原与hemin的作用，探索作用位点，计算结合能，并构建Fibrin-hemin模拟酶，利用碳纳米管降低体系的背景信号，从而选择性测定纤维蛋白。然后基于归巢肽的识别作用，结合G-quadruplex-hemin DNAzyme过氧化物模拟酶，构建了一种归巢肽探针，建立了类酶联免疫法检测纤维蛋白的新方法。该方法为一种非均相分析方法，可避免基质的干扰，形成零背景信号；另一方面，结合生物功能纳米材料和核酸的扩增策略的放大信号作用，提高灵敏度，实现了对纤维蛋白的超灵敏、高选择性的测定。最后，基于融合蛋白技术，构建新型的荧光探针，借助荧光检测技术为检测平台构筑新的生物分子信号放大检测技术方法。以上研究成果利用了现有的分子生物学技术和手段，设计了新型的探针分子，实现了到对肿瘤标记物的高选择性、超灵敏、快速检测。