【摘 要】
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生物标志物（Biomarker）是指可以标记系统、器官、组织、细胞及亚细胞结构或功能的改变或可能发生的改变的生化指标,可用于疾病诊断、判断疾病分期或者用来评价新药或新疗法在目标人群中的安全性及有效性。小分子生物标志物抗坏血酸,又称为维生素C,属于多羟基化合物,是一种水溶性维生素。抗坏血酸是人体生命活动中重要的酶辅因子,其还原性强,在机体中参与抗氧化活动,被氧化为脱氢维生素C。同时,抗坏血酸也具有解
【基金项目】
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国家自然科学基金面上项目（单颗粒偏振光散射成像分析及其在肺癌标志物分析检测中的应用,编号:22174115）； 重庆市自然科学基金面上项目（局域表面等离激元共振光散射技术在癌症标志物的灵敏、多组分分析中的应用,编号:cstc2019jcyjmsxmX0279）； 中央高校科研业务费基金优秀青年培育项目（靶向识别与治疗光谱探针,编号
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生物标志物（Biomarker）是指可以标记系统、器官、组织、细胞及亚细胞结构或功能的改变或可能发生的改变的生化指标,可用于疾病诊断、判断疾病分期或者用来评价新药或新疗法在目标人群中的安全性及有效性。小分子生物标志物抗坏血酸,又称为维生素C,属于多羟基化合物,是一种水溶性维生素。抗坏血酸是人体生命活动中重要的酶辅因子,其还原性强,在机体中参与抗氧化活动,被氧化为脱氢维生素C。同时,抗坏血酸也具有解毒、预防癌症、清除自由基等生理功能。当给人体补充大量抗坏血酸后,可以有效缓解砷离子、铅离子、汞离子、镉离子等重金属离子对机体的毒害作用。此外,癌症作为一种影响全人类生命健康的第一大“杀手”,致死率高,其早期检测预防癌症至关重要。Micro RNA作为肿瘤的生物标志物,其异常表达与多种癌症疾病密切相关,所以micro RNA被认为是一种非常有研究潜力的大分子生物标志物,在多种癌症诊断预防检测中起到不可或缺的作用。在已报道的检测micro RNA的工作中,仍然存在一些可以改进的问题,比如micro RNA存在低丰度、序列相似等问题使其高灵敏检测存在挑战。因此,有必要建立高灵敏的、高特异性的检测micro RNA方法。本论文以性能优异的贵金属纳米材料金纳米棒（AuNRs）为光学探针以实现高灵敏检测不同生物标志物的目的。Au NRs作为一种典型的各向异性材料,因具有优异的局域表面等离激元共振（Localized surface plasmon resonance,LSPR）性质而广泛地应用于多种生物标志物的分析传感。另外,Au NRs作为一种优异的光谱探针,可被用作多色传感单元,通过简单的化学刻蚀可建立比色分析传感方法与光谱分析法,实现检测多种生物标志物的目的。与非各向异性纳米材料相比,Au NRs具有纵向和横向两个离散的LSPR模式,即横向吸收峰和纵向吸收峰,通过Au NRs的形貌可在可见-近红外区范围内精确调整其纵向等离激元共振波长。因此,利用Au NRs纵向和横向等离激元信号的变化可以开发一系列生物标志物的分析检测方法。但是,在分析过程中依然存在着灵敏度较低和准确度较差等缺陷,需设计合理的方案,提高其灵敏度和准确度。AuNRs优越的光学呈现出很明显的形貌依赖性,其暗场光散射特性及紫外吸收光谱信号伴随着它的形貌变化而改变。因此,实验通过引入刻蚀剂刻蚀Au NRs,引起Au NRs形貌的变化,进而诱导吸收光谱信号和暗场光散射信号的改变。具体而言,Au NRs的形貌变化会诱导暗场显微镜下散射的蓝移及颜色的变化,同时紫外可见-吸收的峰位置的蓝移和吸光度的下降,结合信号放大技术,实现micro RNA和抗坏血酸的灵敏分析。具体包括以下两方面的内容:1.基于金纳米棒形貌依赖性的抗坏血酸检测及酸度对刻蚀机制影响的探究。抗坏血酸是一种人体必不可缺的维生素,对人体的正常功能具有非常重要的生物学意义,建立简单、准确的AA检测方法对AA引起的疾病的早期预防具有重要意义。在本工作中,Au NRs作为一种优异的各向异性的光学传感材料,而硫脲和三氯化铁的协同效应作用于Au NRs,能刻蚀Au NRs使其发生形貌改变,从而引起紫外吸收光谱信号和暗场光散射信号的改变。然而,当存在适当浓度的AA时,三氯化铁中的Fe3+被还原成Fe2+使AuNRs的刻蚀反应被抑制,据此建立了检测AA的方法,线性范围为5-50μM,检测限低至4.95μM。该方法操作简单,并成功应用于人血清样本中AA的分析。同时也探究了酸度对刻蚀机制的影响。2.基于金纳米棒的化学刻蚀在暗场显微镜下灵敏检测microRNA-21。MicroRNAs参与了许多生物过程,并与各种疾病,特别是癌症密切相关,对早期诊断癌症具有重要意义。本工作基于micro RNA-21引发的链置换反应产生的酶促反应产物H2O2与碘化钾产生I2,进而化学刻蚀Au NRs,导致Au NRs的散射性质改变,据此通过统计散射强度变化与靶物micro RNA-21在0.1-10000 p M范围内建立定量关系,检测限低至71.22 f M。血清回收率在103.68%～107.82%。因为本实验结合了链置换反应和高效的磁分离技术,特异性实验考察结果表明,本策略对micro RNA-21检测具有良好的特异性,可有效地应用于人血清样本,在疾病的早期诊断领域具有较大的应用潜力。此外,该策略是一个通用的平台,通过替换探针序列或改变酶来检测不同的micro RNAs,以实现各种检测目的。综上所述,本论文以各向异性AuNRs为传感单元,借助暗场显微镜平台,采用链置换信号放大技术提高灵敏度,成功构建了通用型检micro RNA-21的分析方法,具有良好的灵敏度和特异性,且在检测人血清样本中micro RNA-21含量有比较满意的回收率。同时,Au NRs不仅可以作为暗场光散射探针利用其光散射信号建立检测多种生物标志物的分析方法,也可利用其吸收光谱特性建立生物标志物检测方法。在本文中,选用了硫脲和三氯化铁在盐酸参与下刻蚀Au NRs,而在抗坏血酸存在下,该反应可被抑制,据此建立检测抗坏血酸的分析检测方法。
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