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福建物构所基于稀土纳米荧光探针实现唾液肿瘤标志物即时检测

来源:福建物质结构研究所 日期:2021-01-15 加入收藏

 
  早期准确、灵敏地检测肿瘤标志物对于降低其死亡率十分重要。人体唾液中含有几十种生物标志物,包括蛋白质、核酸、电解质和激素等,可提供有关口腔和全身健康状况的重要信息,因此唾液检测在癌症早期诊断中具有较大的应用潜力。唾液检测的显著优势在于安全无创地收集唾液,减少医护人员和其他患者之间交叉感染,因此较适用于现场即时检测(POCT)。然而,由于唾液中含有约99.5%的水,其中的肿瘤标志物所表达的浓度远低于人血清中的浓度,实现超灵敏且特异性的唾液肿瘤标志物即时检测仍具有挑战性。 

  中国科学院福建物质结构研究所功能纳米结构设计与组装/福建省纳米材料重点实验室研究员陈学元团队,发展了适用于即时检测的稀土纳米颗粒溶解增强荧光免疫分析策略,利用单一纳米颗粒含有成千上万个稀土离子来提高待分析物的标记比率。科研人员将该策略和便携式检测装置进行整合,实现了对人体唾液中的肿瘤标志物高灵敏快速检测(图1),即利用Eu2O3纳米晶作为生物探针,可以溶解在酸性增强液中并转化为大量高效发光的Eu3+胶束;使用负载硝酸纤维素膜的一次性注射器作为生物检测平台,简化了操作流程,只需10分钟即能完成检测过程。在对癌胚抗原(CEA,癌症临床诊断和预后的重要肿瘤标志物)进行检测时,利用便携式紫外线手电筒照射,肉眼可区分CEA浓度超过0.1 ng/mL(0.5 pM)时的荧光强度变化,从而可以裸眼定性评估CEA水平。通过时间分辨模式定量检测时,检测限可低至1.47 pg/mL(7.35 fM)。此外,科研人员证实了定性和定量分析癌症患者唾液样本中CEA浓度的可靠性和准确性(图2),从而验证了该策略对人体唾液中的肿瘤标志物进行临床诊断和家庭自我监测的可行性。

  相关研究结果发表在《先进科学》上(Advanced Science),福建物构所工程师周山勇和研究员涂大涛为论文共同第一作者。研究工作得到中科院战略性先导科技专项和科学技术部国家重点研发专项等项目的支持。

  此前,陈学元团队在用于肿瘤诊疗的稀土纳米荧光探针的设计、合成及应用中已取得系列进展。例如,发展了一种基于稀土纳米晶溶解增强的荧光免疫分析技术,实现了对人体血清中肿瘤标志物的高灵敏特异性检测(Angew. Chem. Int. Ed.);开发了时间分辨稀土纳米探针NaEuF4,首次实现了全血中循环肿瘤细胞的直接检测(Angew. Chem. Int. Ed.);设计合成了氧化石墨烯包覆的稀土纳米探针NaYF4:Yb,Er@NaYF4@GO,实现了肿瘤细胞内microRNA可视化成像及肿瘤靶向的无背景近红外二区成像(Angew. Chem. Int. Ed.)。 
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图1.基于稀土纳米探针的荧光增强策略实现唾液肿瘤标志物即时检测示意图
 
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图2.(a)基于Eu2O3纳米荧光探针的唾液CEA浓度测定校准曲线。(b)分别基于Eu2O3纳米探针和商用Eu3+-DTTA试剂盒测定的20份人唾液样本CEA浓度的相关性曲线。(c)基于Eu2O3纳米荧光探针测定33名志愿者唾液和血清样本中CEA浓度的相关性曲线。(d)健康人和口腔癌患者血清和唾液样本中CEA浓度的平均水平对比情况。 
 
 

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