基于上转换纳米编码探针的多种肿瘤标志物同时检测技术

The detection of disease markers is the key of clinical diagnosis. The development of highly sensitive detection methods for diseases markers are of critical importance and offer great application prospects.This program is forcused on the development of new biosensors and detection strategies for tumor markers(e.g. tumor protein p53, carcinoembryonic antigen, Bcl-2 antigen, human galectin-7, and acute leukemia antigens) analysis based on the interdisciplinary research of analytical chemistry, molecular biology, nanotechnology and material synthesis. Upconversion nanoparticles with visible radiation under near-IR irradiation will be systhesized and used to eliminate the background signals and to enhance the sensitivity of the target biological assay systems in this program.By verying the components or preparation conditions, the synthesized upconversion nanoparticles altered within emitting red, green, and blue light at the same exitation wavelength.With the application of the novel upconversion nanoparticles, it is realizable to encode the antibodies of the tumor markers and obtain encoded specific nanoparticle detecting probe for tumor markers.By using the encoded detecting probs, a novel tumor marker array will be established. With the usage of the encoded probes to recognize tumor cells,visual detections of cancer cells will be realized. The research work of this program would set up the basis for the deveolopment of new methods and technologies for tumor markers and cancer cell biological analysis. It has great significance in early disease diagnosis and prevention.

疾病诊断关键是对疾病标志物进行检测，发展疾病标志物及相关信息的高灵敏检测方法具有重要的科学意义和应用前景。本项目以分析化学与分子生物学、纳米技术和材料化学交叉研究为主旨，以几种肿瘤标志物（如P53蛋白、癌胚抗原、Bcl-2抗原、人半乳糖凝集素-7、急性白血抗原等）的传感检测为切入点，重点开展几种标志物检测新方法的研究。利用上转换纳米粒子在红外光照射下发可见光，消除生物检测背景，提高灵敏度，开发高灵敏的肿瘤标志物检测技术；结合上转换纳米材料发射波长可调的优势，通过调变原料组成、合成条件等获得同一激发波长下发射不同波长荧光（红、绿和蓝光）的上转换纳米材料，用其对肿瘤标志物抗体编码，建立多种肿瘤标志物的同时检测方法；利用编码探针对肿瘤细胞进行识别，实现对肿瘤细胞的可视化检测。本课题的研究可望发展肿瘤标志物以及肿瘤细胞生物分析的新原理、新方法和新技术，对重大疾病的早期诊断与预警具有重要意义。

本项目以NaYF4为基质，通过改变掺杂(Y3+/Yb3+/Er3+/Tm3+)离子的比例和合成条件实现了对上转换纳米材料的发射波长调制，获得了同一激发波长下发射不同波长荧光（红、绿和蓝光）的上转换纳米粒子；在磷酸盐为反应辅助剂的条件下得到了均一六方晶相的上转换纳米粒子。以上转换纳米粒子作为荧光探针，结合负电荷的金纳米粒子具有高消光系数的特点，将上转换纳米粒子作为荧光共振能量转移体系中的能量供体、金纳米粒子作为理想的能量受体，构建了系列基于上转换纳米粒子与金纳米粒子间荧光共振能量转移机理的化学/生物传感器，实现对疾病标志物和健康相关的物质如乙酰胆碱酯酶、血小板生长因子、鱼精蛋白、肝素、农药和三聚氰胺的灵敏检测；利用电子受体捕获上转换纳米粒子的光电子，构建了一个基于光诱导电子转移机理的检测血清中的酪氨酸的传感器，实现了对酪氨酸的灵敏检测；利用物质的紫外吸收与上转换纳米粒子的荧光光谱的重叠时，产生荧光内滤效应的原理，构建了系列基于内滤效应机理的化学/生物传感器，实现如尿酸、葡萄糖、苏丹红和银离子的灵敏检测。项目基本上按计划完成，相关成果以论文形式和国家发明专利的形式体现，在Anal. Chem.、Biosens. Bioelectrion.、Talanta等杂志上共发表本研究基金资助的论文47篇（其中SCI论文47篇，IF>3论文40篇），获批国家发明专利3项。培养博士研究生2名，硕士研究生7名。