基于原位功能化多孔碳纳米球复合物信号示踪与放大的高灵敏非酶免疫分析新方法

Accurate and ultrasensitive determination of tumor markers can be used for disease prognostication and screening. Therefore, the development of ultrasensitive immunoassay methods with convenient operationality, low cost and good repeatability shows great importance in clinical diagnosis. By combination of biomolecule recognition and nanotechnology, novel nanoprobes will be prepared in this project through the in-situ deposition of high-content enzymeless tags such as noble-metal nanoparticles and quantum dots on the porous carbon nanospheres and the further biofunctionalization. By the way of electrochemical stripping analysis, enzymeless catalysis, fluorescence enhancement upon metallic ion binding, etc., the immuno-recognition, signal transduction and detection mechanism of the nanoprobes on the prepared biosensing surface will be studied, and novel nano signal amplification principles and strategies based on enzymeless signal tracing will be proposed, thus resulting the construction of novel enzymeless immunoassay methods for ultrasensitive determination of tumor markers. This study can not only eliminate the drawbacks of the traditional enzyme label-based immunoassays efficiently and propose new methods with low cost and good operability for the ultrasensitive and accurate determination of low abundant protein biomarkers in the clinical field; but also provide novel ideas for the controllable preparation of functionalized nanoprobes and the development of new signal transduction and amplification strategies in bioassay, and further widen the application range of nanotechnology in the bioassay field.

肿瘤标志物的高灵敏、准确检测可用于疾病早期预警和筛查。因此，发展操作方便、成本低廉、重复性好的高灵敏免疫分析新方法在临床诊断领域具有重要的意义。本项目拟将生物分子识别作用和纳米技术相结合，通过多孔碳纳米球上高含量的贵金属纳米粒子、量子点等非酶标记物的原位沉积和进一步生物功能化制备成新型纳米探针，并利用电化学溶出分析、非酶催化或金属离子增强荧光等多种方式，探讨该纳米探针在构建的生物传感界面上的免疫识别，信号转导与检测机制，提出基于非酶信号示踪的纳米信号放大新原理和新策略，从而建立可用于肿瘤标志物高灵敏检测的非酶免疫分析新方法。本项目工作不仅可以有效克服传统的酶标免疫分析中存在的缺陷，为临床领域蛋白质标志物的高灵敏、准确检测提供成本低廉而又操作方便的新方法，而且还可以为生物分析中功能纳米探针的可控制备和信号转导与放大新策略的构建提供新思路，并进一步拓宽纳米技术在生物分析领域的应用范围。

肿瘤标志物的高灵敏、准确检测在临床诊断领域具有重要的意义。本项目将多孔碳/碳纳米球、石墨烯等纳米载体与普鲁士蓝、贵金属纳米粒子、量子点、酶生物分子等信号标记物的优良性质相结合，成功制备了多种可用于夹心免疫分析信号示踪的新型纳米探针复合物，并通过电催化、纳米粒子电化学溶出分析、电活性物质信号抑制等多种方式探讨了这些纳米探针在构建的免疫分析平台上的生物识别、信号转导与检测机制，提出了多种纳米信号示踪与放大新策略，进而建立了一系列可用于肿瘤标志物高灵敏检测的免疫分析新方法。本项目研究成果不仅为临床领域蛋白质标志物的高灵敏、低成本、方便、准确检测提供了新的方法选择，而且也为生物分析中功能纳米探针的可控制备与信号转导新策略的构建提供了很好的经验参考，进而极大拓展了纳米技术在生物分析领域中的应用范围。项目执行以来，项目组先后在Analytical Chemistry和Biosensors and Bioelectronics等SCI收录期刊上发表科研论文14篇，其中4篇论文期刊影响因子>5.0，另有2篇正在审稿中；项目负责人先后多次出席国内外学术会议并作报告交流，2014年入选湖北省“楚天学者计划”楚天学子；项目先后吸引二十余名研究生、本科生参加相关研究工作，其中十余名已经以优异成绩毕业。