基于酶循环放大信号的石英晶体微天平分析法在肿瘤细胞及其相关生物活性分子检测的应用研究

The detection of cancer cell and its related biomolecules plays an essential role in the precaution、diagnosis and the survival rate of important diseases such as cancer. However, in biological samples, the concentrations of cancer cell and its related biomolecules are normally very low. As a result, the detection of cancer cell and its related biomolecules need to be highly sensitive and selective. This study intends to carry out the research of quartz crystal microbalance analysis with enzyme cycle signal amplification and its application in cancer cell and its related biomolecules detection. The main research can be divided in three aspects: (1) the design of nano bioprobe and improvement of chip system; (2) rolling copy amplification for the detection of cancer cell surface biomolecules; (3) tool enzyme cycle amplification for the detection of cancer cell and intracellular biomolecules. The propoesd study may offer new approaches for senstive and selective biomolecule analysis for early cancer diagnosis.

肿瘤细胞及其相关生物分子的检测，在肿瘤的预警和诊断及提高肿瘤患者生存率方面具有及其重要的作用。但是生物样品中，许多肿瘤细胞及其相关生物分子的浓度极低，因此对它们的测定需要有极高的灵敏度和选择性。本课题拟开展酶循环放大信号提高石英晶体微天平分析灵敏度的工作，并将其用于肿瘤细胞及其相关生物分子检测的应用研究。主要研究工作包括如下几方面：（1）构建纳米生物探针提高芯片系统灵敏度；（2）滚环复制放大策略检测肿瘤细胞表面生物活性分子；（3）工具酶循环放大检测肿瘤细胞及细胞内活性分子。为生物学及临床医学等领域提供重要的参考依据，也为肿瘤的早期诊断提供新方法和新技术。

肿瘤细胞及其相关生物分子的检测，在肿瘤的预警和诊断及提高肿瘤患者生存率方面具有及其重要的作用。但是生物样品中，许多肿瘤细胞及其相关生物分子的浓度极低，因此对它们的测定需要有极高的灵敏度和选择性。合成了生物条码纳米探针，构建了含有双硫键的DNA结构，利用还原性巯基化合物与双硫键发生巯基交换反应的特性，使得DNA结构发生变化，结合酶循环放大反应放大信号，实现了细胞内还原性巯基化合物的检测。进一步的工作，利用适体与靶标特异性识别作用，在前期工作构建的酶循环放大体系中引入ATP适体结构，实现了细胞内ATP的检测。为了提高检测灵敏度，设计了基于ATP硫酰化酶的ATP再生反应，生成的ATP继续参与反应，循环放大，大大提高了ATP的检测灵敏度。构建了一种简单的基于DNA多重等温循环反应的放大策略。将构建的多重放大策略用在电极表面，可灵敏检测肿瘤细胞。构建了基于纳米金棒的双适体探针，并用于细胞的靶向载药。细胞适体修饰在纳米金棒上可以靶向识别靶细胞。适体构想的变化构成了细胞荧光传感开关。同时，富含-GC-碱基对的ATP适体双链结构，构成了药物阿霉素的载体。进入靶细胞后，细胞内ATP分子与其适体特异性结合，解开双链，释放出阿霉素，从而实现药物的靶向运载。构建了树枝状聚合物放大信号的质量敏感性传感器。DSN循环放大与纳米金结合在树枝状聚合物的表面。通过Au-S键，在其表面结合两种DNA，形成生物条码，减少交叉反应，构建了生物条码探针协同放大信号，QCM检测靶microRNA。.本项目发表了SCI收录论文6篇，授权国家发明专利1项，申请国家发明专利2项。 获山东高等学校优秀科研成果奖二等奖1项，获山东高等学校优秀科研成果奖三等奖 1 项，参加国内学术会议9次。本项目培养研究生硕士研究生5人。培养本科生10人。完成了任务书中制定的的任务。