基于适配体和纳米材料的高灵敏毛细管电泳化学发光检测新方法及应用研究

The objective of this project is to construct the novel analysis technique and method using capillary electrophoresis with chemiluminescence detection based on aptamer and nanomaterials. The proposed method will be used for the determination and applications of active biomolecules such as AFP,VGEF, and thrombin molecules etc. The main contents of this project are as follows: (1) preparation of the aptamer and nanomaterials with biorecognizing functions and study of the bindings between the nanomateials and the target molecules; study of the capillary electrophoresis separation mode and the choice of the chemiluminescence systems; investigating the interactions between the aptamer and the proteins. (2) the use of some enrichment techniques in CE for enhancing the detection sensitivity, including the field-amplified sample stacking, signal amplification and signal-enhancing agents; (3) the applications of the developed capillary electrophoresis with chemiluminescence detection methods based on aptamer-nanomaterials in the separation and analysis of biosamples such as human serum and urine and expected to apply in the early disease clinical diagnosis. The proposed methods would be developed into a new simple, sensitive, and selective method for the detection of bioactive molecules such as enzymes and tumor markers.

本课题拟发挥毛细管电泳分离效率高、化学发光检测灵敏度高、纳米材料光电性能好及适配体靶目标范围广、特异性和亲和性高、制备、修饰方便快速的特色，构建基于适配体和纳米材料的高灵敏毛细管电泳化学发光分析新方法，开展对AFP、VEGF、凝血酶等生物活性分子的灵敏检测及应用研究。主要研究内容包括：（1）针对不同的研究对象，开展具有生物识别功能的适配体-纳米材料的设计、合成及与靶分子的固定结合研究；开展CE分离模式和化学发光（电化学发光）检测体系选择研究；开展适配体与靶分子的相互作用研究。（2）开展新方法的灵敏度增强研究，包括信号放大、场放大进样等CE富集技术、发光信号增强剂和克服分析物在毛细管内的吸附等方法。（3）将提出的新方法应用于相关疾病的人血清或尿样等生物样品分析和早期诊断。为酶和肿瘤标志物等生物活性分子分析提供一种灵敏度高、选择性好、经济简便的新技术和新方法。

高灵敏检测肿瘤标志物和酶等生物活性物质对许多重要疾病的早期诊断具有重要意义。项目围绕基于适配体和纳米材料的高灵敏毛细管电泳化学发光检测新方法及应用研究这一课题，将高分离效率的毛细管电泳技术与高灵敏化学发光技术相结合，利用纳米金、量子点、酶等催化性能结合适配体、抗体等生物识别元素制备功能纳米探针，借助酶催化、纳米催化及协同催化效应进行信号放大，发展了一系列基于适配体和纳米材料的毛细管电泳化学发光/电化学发光肿瘤标志物、酶（如，前列腺特异性抗原PSA、人血小板衍生因子PDGF-BB、凝血酶）等高选择性、高灵敏检测新技术和新方法。在项目进展过程中，根据研究工作实际有所拓展，如：通过制备高电化学发光效率电化学发光复合材料，结合酶生物催化沉淀、能量转移等信号放大策略，构建了系列灵敏、准确电化学发光检测肿瘤标志物的新方法；通过共敏化、构建异质结等制备高光电转换效率纳米材料，结合激子-激元相互作用、酶辅助信号放大、能量转移、电子供体生成/消耗策略，发展了一系列光电化学生物传感新技术。我们将发展的新方法成功应用于相关病人（如前列腺癌患者）早期诊断，结果与信阳市中心医院检测结果一致。项目的实施为疾病标志物特别是肿瘤标志物的灵敏准确检测提供了新方法和新技术。