硼酸亲和胃癌标志物的定向磁性表面分子印迹聚合物的固相识别萃取研究

The complex matrix of real samples and the unsatisfactory specificity are two challenges in the antibody-free biomarker determination in the gastric cancer diagnosis. In this project, four glycoprotein biomarkers of the gastric cancer will be selected as the template molecules, and Fe3O4@Au nanoparticles will be treated as the magnetic carrier. The template molecules will be oriented immobilized on the surface of the Fe3O4@Au nanoparticles through the unique reversible covalent binding affinity between the boronate and the glycoprotein biomarkers of the gastric cancer. On this basis, oriented magnetic molecularly imprinted polymers will be prepared by surface imprinting for the selective recognition of the gastric markers in the real samples. The mechanism investigation on the fabrication and the recognition of the imprinted materials will be studied, and the specificity of the imprinted materials will be compared with the traditional non-oriented imprinted materials. The magnetic molecular imprinting materials prepared in this project would favor the high selectivity towards the gastric markers, and exhibit superb tolerance for interference. This project will not only has significant scientific values for the development of high selective enrichment of the gastric tumor biomarkers, but also would show its promising potentials to promote the antibody-free analysis of gastric markers towards clinical applications.

针对目前无抗体胃癌标志物分析体系发展过程中凸显出的抗干扰能力差、特异性低等瓶颈问题，本项目拟以具有高诊断价值的胃癌糖蛋白标志物为模板分子，通过硼酸亲和技术制备胃癌标志物定向磁性表面分子印迹聚合物材料，并应用于实际样品中胃癌标志物的高选择性识别、萃取。以生物相容性、稳定性和易修饰性的Fe3O4@Au纳米粒子为载体，基于硼酸与胃癌标志物糖蛋白糖基之间的高亲和可逆共价键和作用，将模板分子以稳定构象有序、定向固定在Fe3O4@Au纳米粒子表面，再通过苯胺自聚合制备出匹配模板分子大小和形状的3D印迹内腔，实现印迹材料适用宽pH范围、高抗基质干扰和特异性识别胃癌标志物的目标。进一步通过考察印迹材料的吸附容量、吸附特异性和吸附速率，研究其对模板分子的固定、识别和释放机理。本项目研究内容不仅为胃癌标志物的高选择性富集材料发展提供新技术和新思路，更有助于推动无抗体胃癌标志物分析技术更加瞄准解决临床实际问题。

本基金项目以糖蛋白为模板分子，依据分子印迹技术和硼酸亲和技术，制备多种糖蛋白磁性表面印迹膜，应用于蛋白识别萃取与分析。首先，以磁性纳米粒子为糖蛋白印迹载体，设计制备了磁核包纳米金壳的核壳型辣根过氧化物酶（HRP）和卵清白蛋白酶（IgG）的磁性表面印迹膜聚合物（Fe3O4@Au@HRP-MIPs和Fe3O4@Au@IgG-MIPs）以及磁核包二氧化硅壳或多孔二氧化钛壳的新型磁性表面印迹聚合物（Fe3O4@SiO2@HRP-MIPs和Fe3O4@pTiO2@HRP-MIPs）；制备了具有双糖蛋白同时识别功能的高分散磁性表面印迹聚合物（Fe3O4-NH2/HRP&OVA-MIPs）。其次，以医用载玻片为载体，以HRP为模板分子，将碳点-硼酸-印迹聚合物同时构筑在载玻片表面的策略，制备出1种选择性识别与快速检测目标糖蛋白的荧光响应器件（Slide-HRP-MIPs）；以甲胎蛋白（AFP）为模板分子，通过设计的荧光硼酸功能单体，在载玻片表面构建了印迹聚合物（AFP-MIPs），制备出对AFP具有高选择识别的荧光检测器件（Slide-AFP-MIPs）。基于上述纳米材料与器件，成功构建了固相识别萃取新技术和在线检测器件的新方法。最后，开展了扫描电镜（SEM）、透射电镜（TEM）、X-射线光电子能谱（XPS）等技术的系统表征，以及对目标糖蛋白的高选择性识别、萃取与基质辅助激光解析飞行时间质谱技术（MALDI-TOF-MS）的分析新方法。本基金的部分资助，制备了7种载体表面糖蛋白印迹膜萃取剂和在线检测器件，构建了7种血清等多种生物体系中目标糖蛋白的萃取新技术和质谱分析新方法。发表SCI收录论文26篇、会议论文9篇，授权专利3件，获甘肃省自然科学二等奖1项，培养博士研究生5名，参加学术会议11次，完善和发展了西部分析化学团队。总之，完成了计划任务，取得了重要科研成果，实现了主要目标。