基于SERS和荧光光谱技术的前列腺肿瘤标志物的定量检测
Quantitative Detection of Prostate Tumor Markers Based on SERS and Fluorescence Spectroscopy
目前,由于受到环境污染和生活压力的影响,癌症患病率逐年增加,所以癌症的预防和早期诊断对于保障居民的生命健康至关重要.科研工作者们发现,肿瘤标志物与生物体内的肿瘤发展状况有着密切关系,因此利用肿瘤标志物进行癌症的早期诊断,并不断提高肿瘤标志物检测的灵敏度和准确性已成为当前的研究热点.相较于现在临床上常用的一些基于免疫反应的肿瘤检测方法,基于表面增强拉曼散射(SERS)光谱以及荧光光谱技术进行肿瘤标志物的检测体现出更高的灵敏度、更加便捷的操作以及成本低廉的优势,因而日益受到关注.但是,应用上述基于光谱技术进行肿瘤标志物的检测,在高通量、高灵敏、均一性和特异性的信号获取方面还面临诸多挑战.因此,进一步开展高灵敏、高特异性和信号均一的光谱技术研究,进行肿瘤标志物的痕量检测,具有重要的临床应用价值.本论文的工作主要采用SERS光谱技术和循环放大荧光光谱技术分别对与前列腺癌相关的蛋白类肿瘤标志物(PSA)和基因类肿瘤标志物(miRNA-141)进行了定量检测.在基于SERS光谱技术的肿瘤标志物PSA的检测工作中,首先利用Langmuir-Blodgett方法和等离子体表面处理技术,制备了金纳米杆/聚甲基丙烯酸甲酯(Au NRs/PMMA)基底,并进行了结构与光学性能的表征,随后通过对男性血清、女性血清和甲胎蛋白(AFP)以及人腺体激肽释放酶2(hK2)标准溶液的SERS光谱的进行综合分析,获得了具有极高特异性的PSA的拉曼特征峰,并应用于临床血清样本的SERS光谱分析.实验结果表明,制备的Au NRs/PMMA基底具有高的SERS增强和信号重现性好等特点,应用其进行PSA无标记检测具有极高的特异性和灵敏度,检测极限可低至60 pg·mL-1.在基于循环放大荧光光谱技术进行肿瘤标志物miRNA-141的检测工作中,我们利用量子点的荧光特性与双链特异性核酸酶(DSN)的特异性剪切特性,设计了一种高灵敏度、高特异性的双元miRNA定量检测方案.实验过程中,首先将量子点和磁性纳米粒子分别与捕获DNA链接形成捕获DNA探针,并使其与待测miRNA互补配对形成异源双链的DNA-miRNA杂合结构,然后在DSN的作用下,对杂合结构中的DNA进行特异性剪切,实现量子点和miRNA从捕获DNA探针的分离,此后,游离态的miRNA与溶液中未配对的DNA开始新一轮杂交和DSN的特异性剪切.经过上述循环过程,量子点被不断从捕获DNA探针中释放,引起荧光信号的不断放大.另一方面,为避免生理因素引起的血清中待测肿瘤标志物miRNA-141的含量改变,引入miRNA-1228作为标定参照,进行双元miRNA定量检测.结果表明,通过DSN辅助的量子点荧光信号的循环放大,成功实现了miRNA-141及miRNA-1228的特异性定量检测,其检测范围为1 fmol·L-1至100pmol·L-1.
- 作者：
- 佟丽莹
- 学位授予单位：
- 宁波大学
- 专业名称：
- 光电子学
- 授予学位：
- 硕士
- 学位年度：
- 2019年
- 导师姓名：
- 周骏
- 中图分类号：
- R737.25；O657.3
- 关键词：
- 肿瘤标志物；表面增强拉曼散射；无标记检测；荧光光谱；双元检测
- Tumor marker; surface enhanced Raman scattering; label-free detection; fluorescence spectroscopy; multiply detection;