芯片电泳-原子光/质谱联用技术在生物分子高灵敏检测中的应用

Quantitative analysis of proteins or specific DNA sequence play pivotal roles in basic discovery research and clinical applications, and the analytical challenge is to provide sufficient sensitivity to determine the biomolecules at endogenous levels. In this project, hybrid techniques developed on the basis of chip-based capillary electrophoresis (μ-CE) and electrothermal atomic absorption spectrometry (ETAAS), and inductively coupled plasma atomic emission spectrometry (ICP-AES) , and inductively coupled plasma mass spectrometry (ICP-MS) would be applied for sensitively detection of biomolecules such as thrombin, Platelet-Derived Growth Factors (PDGF), Immunoglobulin E (IgE), and adenosine triphosphate (ATP). Because of high-resolution μ-CE separation and ultrasensitive atomic or mass spectrometry detection, the methodology would demonstrate potential for simultaneous determination of low-abundance multiple biomarkers of interest in complex matrices via multiple nanomaterials tags or hybridization-based/hairpin-based DNA probes that contain metal elements and are modified with biomolecule binding aptamer.

本项目以凝血酶、血小板衍生生长因子、免疫球蛋白E、三磷酸腺苷等生物分子为研究对象，发展适于微流控芯片电泳(μ -CE)-原子光/质谱联用技术的金属杂交核酸探针和金属纳米粒子探针，当探针含有的适配体与目标生物分子特异性作用而高选择性识别目标生物分子后，利用 μ -CE 高效率分离游离的探针和被目标生物分子结合的探针，同时利用 ICP-MS/ ETAAS/ ICP-AES 高灵敏度检测含金属元素纳米粒子或金属杂交核酸探针被破坏后释放出的几倍于目标分子金属元素，有效放大了目标物的检测能力。进而发展一系列应用 μ -CE-ICP-MS/μ -CE-ETAAS/μ -CE-ICP-AES 联用技术和两类探针，在复杂生物体系中高选择、高灵敏检测低含量蛋白、核酸等生物分子的方法，以便通过定量分析帮助直观地判断疾病的发生和发展过程，为蛋白组学中的高灵敏度检测手段提供新技术和新方法。

本项目基于电感耦合等离子体质谱、气相/液相色谱与荧光光谱等多种分析手段及其联用技术，主要开展了如下工作：（1）毛细管电泳-原子光（质）谱联用技术在金属形态与生物分子相互作用研究中的应用；（2）基于ICP-Ms及Ag0/Hg0汞齐对鱼类样品中的生物累积性甲基汞进行超灵敏与高选择性检测；（3）快速合成间氨基苯硼酸功能化的铜簇应用于快速、高度选择和识别糖蛋白；（4）基于刻蚀金纳米颗粒的比色法用于裸眼可视化检测硫脲；（5）基于MPA包覆的Mn掺杂ZnS磷光量子点与高锰酸钾混合体系的“off-on”磷光开关用于实际样品中选择性检测谷胱甘肽；（6）基于MPA包覆的Mn掺杂ZnS磷光量子点与Fenton反应混合体系选择性检测水溶液中Fe2+；（7）简便制备粒径为5 nm的NaYF4:Yb/Er上转换纳米粒子用于对癌细胞的靶向荧光成像；（8）发光可调谐的NaYF4:Yb3+/Er3+上转换纳米粒子的制备及细胞成像应用；（9）合成近红外激发的掺杂镱和铥的四氟钇钠上转换纳米粒子用于生物流体中免标记检测多巴胺；（10）基于金属有机骨架材料和高锰酸钾混合体系免标记检测生物体液中多巴胺；（11）{[Cd(abtz)2(NCS)]•(ClO4)}n (MOF-Cd-abtz) (abtz = 1-(4-aminobenzyl) -1,2,4-triazole)作为荧光探针在检测抗坏血酸中的应用；（12）MIL-100(Fe)作为固相萃取剂选择性吸附去除水中的有机染料；（13）基于1-(4-氨基苄基)-1,2,4-三唑的系列配合物的合成、结构及性能研究；（14）一种优异的多功能阳离子发光金属-有机骨架纳米管用于高灵敏检测重铬酸根及高效吸附刚果红；（15）不对称的三酸配体制备含碱土-镧系元素的荧光多孔金属有机骨架材料高灵敏检测铝离子和高锰酸根离子。该项目的研究可用于复杂生物体系中目标分子的高灵敏性、高选择性检测分析。