论文部分内容阅读
糖-蛋白质相互作用是细胞黏附、信号传导、病菌感染、增殖、分化和免疫应答等很多细胞识别过程的基础,在生命科学中意义重大。糖基的改变会导致细胞环境及其生理功能的变化,大多数慢性及免疫性疾病的发展都伴随着相应的糖基化改变。几乎所有肿瘤的发生发展及转移都伴随着糖基化异常改变。由于糖链的高度复杂性,使得直接检测糖或糖复合物显得格外困难,相比之下,在癌症的早期诊断中,监测糖类抗原相应抗体更为有效。本课题基于糖与蛋白相互作用建立了新型的光致电化学生物传感器,实现了与糖类抗原相关肿瘤标志物的灵敏检测。(1)实验以甘露糖-刀豆凝集素(Con A)、半乳糖-花生凝集素(PNA)为模型,利用光致电化学传感器方法研究糖与凝集素的相互作用。利用聚二烯丙基二甲基氯化铵(PDDA)功能化石墨烯,构建了CdSe量子点敏化的石墨烯光致电化学传感界面。经共价键作用将氨基单糖糖苷固定在上述光敏界面,建立了特异性识别凝集素的光致电化学生物传感器。该传感器的定量检测是通过加入凝集素前后光电流的变化值(△I)来实现的,光电流强度随着凝集浓度的增加而逐渐减小。在实验的最优条件下,两种凝集素的检出限都可达到10ng/mL左右。该方法具有较高灵敏度和选择性,对凝集素的检测结果理想,为后续实现与糖类抗原相关的肿瘤标志物的高灵敏检测提供理论依据。(2)实验以乳腺癌细胞表面的糖抗原决定簇—Tn抗原(GalNAc-α-Ser/Thr)及其抗体(anti-Tn)为模型,初步建立了高灵敏检测与糖类抗原相关的肿瘤标志物的光致电化学生物传感器。实验利用共价键作用将Tn固定在PDDA-G/CdSe QDs光敏界面上,免疫识别不同浓度anti-Tn后,再与辣根过氧化物酶标记的二抗(Ab2-HRP)作用,形成“三明治”型光电免疫传感界面。由于HRP催化4-氯萘酚在H2O2中氧化生成沉淀阻碍了体系电子的传递,显著降低了anti-Tn的光电流信号,anti-Tn的检出限可达1.2×10-11g/mL。(3)为了进一步提高检测灵敏度,我们基于氧化石墨烯(GO)的生物载体功能合成GO-Ab2-HRP纳米复合物,建立了超灵敏检测与糖类抗原相关的肿瘤标志物的光致电化学生物传感器。GO-Ab2-HRP复合结构可大大增加HRP的固定量,显著提高了生物沉淀反应(BCP)的催化效率,阻碍了体系电子的传递,从而极大的降低了anti-Tn的光电流信号。在anti-Tn浓度为0.5-500pg/mL时,光电流强度变化与anti-Tn的浓度呈线性关系,线性回归方程为：ΔI(μA)=0.13+0.261gC (pg/mL),检出限达到1.0×10-13g/mL。实验还对复杂体系中的样品进行了检测,该传感器表现出了良好的选择性和灵敏性,为与糖类相关肿瘤标志物的灵敏检测提供了一种更加简单而有效的途径。