基于SERS的肝癌标记物早期检验

Currently the number of liver cancer patients in our country accounted 42.5% of the world ,the mortality of liver cancer ranked second in various cancers. Requires medical physical examination patients with liver disease should be a alpha-fetoprotein (AFP) annually,however, China in the number of 130 million hepatitis B virus carriers detected each year only about ten million.Therefore, the need of early, rapid and simple detection technology of liver cancer is very urgent..Research Content: Combines the advantages of enzyme-linked immunosorbent assay (ELISA),colloidal gold and surface-enhanced Raman scattering (SERS) technology,the establishment of new methods and techniques based SERS detection, ELISA and colloidal gold chips and materials full technical preparation and chip structure, highly biocompatible synthetic preparation and high SERS enhancement capabilities nanocomposite, the colloidal gold technology combined with ELISA, to detect blood levels of AFP. The expected mark detection sensitivity limit of AFP is 1 ng/ml, non-marking is 10 ng/ml..Research Significance: The development of SERS-based non-labeled fast new technology based on clinical diagnosis, its sensitivity, high specificity, can be used for early, rapid, simple detection in patients with hepatocellular carcinoma.

目前我国肝癌发病数占世界总数的42.5%，死亡率在各种癌症中排第二位。医学上要求肝病患者每年应进行一次甲胎蛋白（AFP）检查，而我国的1.3亿乙肝病毒携带者中每年检测数仅为一千万左右。因此亟需发展肝癌的早期、快速、简易检测技术。.研究内容：结合酶联免疫吸Detection附分析法（ELISA）、胶体金技术和表面增强拉曼散射（SERS）技术的优点，建立基于SERS检测、ELISA和胶体金芯片的新方法和新技术及材料制备和芯片构造的完整技术， 合成制备具有高度生物相容性和高SERS增强能力的复合纳米材料，将其与ELISA、胶体金技术结合,检测血液中AFP的含量。预期标记检测AFP的灵敏限为1ng/ml，非标记的为10ng/ml。.研究意义：发展基于SERS非标记快速的临床诊断新技术，其灵敏度、特异性高，可用于肝癌病人的早期、快速、简易检测。

针对目前我国肝癌发病数占世界总数42.5%的现实，本项目开展了酶联免疫吸附分析（ELISA）、胶体金技术和表面增强拉曼散射（SERS）技术结合检测肝癌标记物的研究工作。项目已经建立了基于SERS检测、ELISA和胶体金芯片的新方法和新技术及材料制备和芯片构造的完整技术；完善了高度生物相容性和高SERS增强能力复合纳米材料的合成制备；与ELISA、胶体金技术结合，检测血液中AFP及AFP-L3含量、比值，最低浓度检出值为：AFP(0.5 ng/mL)，AFP-L3(1 ng/mL)，结果优于申请书中预期。.制备了一种新的生物相容性基底，修饰了拉曼活性较弱的拉曼信号分子，利用His-tag标记AFP蛋白通过镍特异性结合，可以达到AFP蛋白的非标记信号，进一步提升了SERS检测肿瘤标记物的准确性。.制备了一种新的SERS基底，当PTCA（苝四羧酸）作为拉曼标记分子引入时，发现该基底对于不同激发光下有着不同的拉曼信号。基于这个现象，我们研究发现高对称性的分子吸附在银基底上时对称性降低，使得一些拉曼禁阻的振动变得允许。同时电荷转移共振的作用增强了这些原本禁阻的拉曼振动，使得该分子在785 nm激发光下有着特殊的拉曼信号。通过对PTCA分子SERS信号进行进一步探索，制备了Ag/PTCA/TiO2复合体系，对其电荷转移机理进行了探究。发现PTCA分子引发了一种D-π-A的电荷转移效应，电子先从Ag转移到PTCA分子的激发态能级，接着从分子的基态能级转移二氧化钛的价带上。PTCA检测AFP及其他肿瘤标志物分子提供了理论基础。.进一步已经发现活化后PTCA分子与蛋白相连后的拉曼谱图与蛋白种类直接相关，这是因为与蛋白相连后分子对称性消除的程度不同，同时也与相连氨基酸残基引发的电荷转移有关。利用低波数双峰的强度比以及高波数峰的位移，可以定性的区分不同种类的蛋白。进一步，发现血清中不同浓度的AFP浓度检测得到的拉曼谱图也是不同的，基于此我们也建立了一种普世的免抗体癌症诊断新方法。.本项目的研究成果可用于肝癌标志物的早期、快速、简易检测。.项目发表学术论文30篇；申请发明专利1项；国际学术会议论文1篇，国内学术会议论文4篇；培养出站博士后1人，获博士学位6人，硕士学位1人。