功能化量子点适体荧光传感器构建及其在血清肿瘤标志物分析检测中的应用

来源 :长春理工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:ypengw
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近年来,癌症的发病率和死亡率不断上升,癌症已经严重威胁人类的健康与生命。血清肿瘤标志物是临床上最理想的生物标记物之一,在肿瘤筛查、诊断、确定预后、监测治疗和检测复发等方面具有重要意义。如何更加灵敏、特异、简便、快速、精确定量和时实的检测血清肿瘤标志物,这是临床实验诊断需要解决的问题。核酸适体(Aptamer)作为体外人工筛选获得的一段寡聚核苷酸,它能够特异性结合蛋白质或其它小分子物质。然而,适体本身光电信号弱,在适体传感器构建中往往需要通过适当方法进行信号放大。量子点(QDs)是最常用的荧光探针之一,其宽激发、窄发射、以及高量子产率的特点使QDs被广泛用于荧光传感器研究领域。本文基于荧光共振能量转移(FRET)效应,构建两种QDs/WS2/Fe3O4荧光增敏型适体传感器,分别实现CA19-9单独检测和AFP、CA19-9同时检测。论文主要研究内容如下:(1)GQDs/WS2/Fe3O4荧光增强型适体传感器构建及CA19-9检测采用水热法合成了羧基化石墨烯量子点(GQDs-COOH)和二硫化钨(WS2)纳米片,为了提高GQDs-COOH荧光量子效率,在其表面修饰上聚乙二醇(PEG),共价偶联适体得到的GQDs-PEG-Apt作为CA19-9特性识别和能量供体;以载有四氧化三铁(Fe3O4)纳米颗粒与WS2纳米片形成的Fe3O4/WS2纳米复合物为能量受体,构建了荧光适体传感器。当样品中无靶标CA19-9时,能量供体与受体间FRET效应令GQDs-PEG-Apt荧光猝灭,当样品有CA19-9时,GQDs-PEG-Apt与靶标结合并脱离Fe3O4/WS2纳米复合物,体系荧光得以恢复;经磁性分离后,传感体系上清液荧光强度随CA19-9浓度增大而增强,CA19-9浓度在1.995~1000 U/m L范围内体系荧光相对恢复率与CA19-9浓度对呈良好的线性关系,检测限为0.01 U/m L。该传感器具有良好的特异性,可实现人血清肿瘤标志物CA19-9定量检测,RSD在1.09~4.51%,回收率在90.21~99.33%。(2)QDs/WS2/Fe3O4双重荧光增强型适体传感器构建及AFP和CA19-9同时检测以WS2/Fe3O4纳米复合物为单一能量受体,两种荧光发射波长相差较大的蓝色荧光量子点(GQDs-PEG)和红色荧光Cd Te量子点(RQDs)偶联的GQDs-PEG-Apt1、RQDs-Apt2分别作为AFP和CA19-9特异性识别分子和双重能量供体。由于受体与适体之间π-π堆积作用以及FRET,当受体WS2/Fe3O4纳米复合物加入到体系中时,GQDs-PEG-Apt1和RQDs-Apt2荧光同时被猝灭;当样本中存在AFP和CA19-9时,供体与受体分离,体系荧光强度得以恢复;磁分离后,体系上清液荧光强度随AFP和CA19-9浓度增加而增大。检测条件经过优化后,AFP浓度在5~1000 ng/m L、CA19-9浓度在5~1000 U/m L范围内,体系相对荧光强度与两种血清肿瘤标志物浓度具有良好线性关系,其检出限分别为0.5 pg/m L和0.396 m U/m L。该传感器具有良好的特异性,可实现人血清肿瘤标志物AFP和CA19-9同时定量检测,其中CA19-9的RSD在2.72~6.24%,回收率在95.13~100.89%,AFP的RSD在3.32~6.41%,回收率在91.92~99.28%。文中构建的QDs/WS2/Fe3O4荧光增强型适体传感器具有线性范围宽、灵敏度高、特异性强和稳定性好等特点,可用于临床实验诊断,具有临床推广应用价值。更换适配体序列,QDs/WS2/Fe3O4荧光增强型适体传感器还可用于其它靶标定量检测,这对于癌症诊断和加快实现健康中国战略方面具有重要意义。
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