关键词：
纳米技术
生物传感器
检验新技术
生物标志物
摘要：
目前,随着全世界对疾病诊断、精准医疗、健康监控等医疗健康领域日趋关注,生物传感技术在临床与实验室诊断领域得到了蓬勃发展。生物传感器所具有的选择性好、灵敏度高、快速等优势展现出巨大的潜力。然而,在生物传感技术的应用中,依然存在对大型仪器的依赖、成本过高、无法满足实际应用中对疾病生物标志物高效、即时检测的需要等问题。因此,研发高效、灵敏、特异、便携、快速测定的生物传感器是当前研究的热点。本论文建立了四种生物传感器体系,将生物传感技术与纳米材料、智能设备、电化学等技术相结合,用于探索传感器的构建原理,并对其在临床检验中的应用展开讨论,主要包括以下几个部分:一、针对心力衰竭标志物氨基末端脑钠尿肽(N-terminal pro-Brain Natriuretic Peptide,NT-proBNP),设计了一种新型的纳米电化学免疫传感器,并将其用于血清 NT-proBNP的检测。通过在玻碳电极上覆载复合纳米材料AuNPs/PDDA/RGO,利用复合材料涂层良好的吸附性能,将抗体(一抗)固定到电极表面,再采用“夹心法”分别将抗原标志物(NT-proBNP)及酶标抗体(二抗)结合到电极表面。在酶催化反应的高效作用下,使TMB被H2O2氧化,产生的氧化产物在电极表面生成还原电流信号,从而实现对NT-proBNP的测定。实验结果表明,利用所构建的复合纳米电化学免疫传感器可实现对抗原标志物的定量检测,检出限(S/N=3)为8 pg/mL。该方法利用纳米复合材料增强传感界面抗体的覆载量,同时增强了界面抗体的吸附性,相比传统的单一纳米材料免疫传感器具有更强的灵敏型及稳定性性能,解决了部分临床患者血液中NT-proBNP含量低而难以检测的问题。二、开发了一种基于智能手机辅助和8通道的气压传感设备的新型气压检测诊断系统(Smartphone Assisted Pressure-measuring-based Diagnosis System,SPDS),并将其用于心肌梗塞的快速诊断。通过SPDS,实现对每批样品进行高效快速的检测(检测时间小于20 min),结合智能手机完成信号分析、储存和输出。实验结果表明,所构建的SPDS实现了 0.014ng/mL cTnI,0.16ng/mL CK-MB与0.85 ng/mL Myo的检测下限。将该系统应用于50例临床血清样本与化学发光检测结果的比较评估,结果表现出良好的灵敏度和稳定性。与传统的急性心梗诊断方法,如ECG、成像和化学发光等方法相比,SPDS具有便携性、高准确性和低时间消耗的优势,使得其在低发展地区的医院、社区以及床旁检测等具有较好的推广使用价值。三、研制了一种基于均相杂交和竞争性组装的电化学DNA传感器,并将其用于新型隐球菌的检测。通过捕获探针与信号探针、靶标双链DNA(dsDNA)在均相体系中高效、快速结合,在传感器表面形成三明治结构,并利用酶联催化技术对靶标序列进行电流检测实现对新型隐球菌感染的诊断。结果表明,将该方法应用于新型隐球菌临床样本双链DNA的检测,在样本浓度为5 pmol/L～1 nmol/L范围内,电流值与双链DNA浓度呈现良好的线性关系,检出限(S/N=3)为800 fmol/L。该方法在探针识别界面构建过程中,仅通过简单的均相与异相体系的差异,揭示了探针DNA识别dsDNA的机理,在没有酶消化等复杂的样品预处理的情况下,实现了对ssDNA与dsDNA的选择性定量检测,为突破DNA电化学传感器对疾病dsDNA的检测提供了研究基础和新的思路。四、设计和构建了基于重复序列的自身信号放大型DNA电化学传感器,并将其用于结核杆菌(Tubercle Bacillus,TB)的快速检测。利用TB基因序列中含有多个重复序列的特点,设计特异性探针,同时将具有高度特异性的重复序列作为靶标,使探针对靶标序列进行高密度识别,从而实现传感器自身信号增强放大的效应。结果表明,利用新型DNA电化学传感器对人工合成的含有两个重复序列TB基因的定量检测,在目标序列浓度为0.7 pmol/L～10 pmol/L范围内,电流值与DNA浓度呈良好的线性关系,检出限(S/N=3)为1.5 fmol/L,具有较高的灵敏度。同时,由于在传感器的设计中利用了 TB重复序列(1034bp)自身所具有的高度特异性,保证了靶标的高度特异,进而实现了对质粒片段及肺结核痰标本DNA提取物的初步检测。该方法利用微生物所特有的重复序列结构,根据天然的结构设计简单的技术,构建了一种新型的“三明治”放大体系,实现对少量样本的高灵敏检测,减少了复杂样本的前处理过程和时间,为DNA电化学传感器实现POCT转化提供了研究基础。
CNKI科技类期刊
中国学术期刊数据库
详细信息
