基于功能化MOFs构建适配体荧光传感体系及对乳腺癌标志物的检测研究

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2020年全球癌症统计数据表明,乳腺癌已取代肺癌成为第一大癌症类型。其中早期治疗被普遍认为是乳腺癌患者预后最重要决定因素之一,因此减少诊断延迟可以延长患者的生存期,进而降低死亡率。研究发现,肿瘤标志物的异常表达往往出现较早,因而采用液体活检分析体液中的肿瘤标志蛋白在辅助乳腺癌早期检测和预后评估中极具潜力。近年来,荧光分析法以其操作简单、特异性强和灵敏度高等优点,在医学检验检测领域的应用愈加广泛,尤其是MOFs猝灭材料的出现,更是进一步扩大了荧光分析法的应用。因此,本文基于荧光共振能量转移和光诱导电子转移的原理,以标记荧光基团的适配体和功能化MOFs分别用作荧光探针和猝灭材料,用于体液中乳腺癌标志蛋白的液体活检分析。通过合成PHMPF、Cu/Ui O-66、Au@PDA@Ui O-66及Au@PDA@ZIF-8作为荧光猝灭材料,以标记荧光基团的适配体为荧光供体和靶标识别探针,分别构建了检测CA15-3、CEA及HER2的荧光传感体系。采用SEM、TEM、FT-IR、XPS、XRD等分析手段,对合成的材料进行表征。通过荧光分光光度计对构建的传感体系进行探究,成功实现了对3种肿瘤标志蛋白的简单、快速、灵敏检测。(1)基于多巴胺对ZIF-67的功能化,合成了中空金属聚多巴胺有机骨架(PHMPF)作为荧光猝灭材料,以标记FAM的CA15-3适配体(FAM-Apt)为荧光探针,成功构建了灵敏度高的荧光传感体系用于CA15-3的检测。PHMPF能吸附未与CA15-3结合的适配体(FAM-Apt)并发生荧光共振能量转移和光诱导电子转移,导致FAM荧光基团的猝灭,而与CA15-3结合的FAM-Apt荧光强度没有变化,从而达到定量检测CA15-3的目的。结果表明,该传感体系线性范围宽(2.56×10-5U/m L-1.28×10-2 U/m L,1.28×10-2 U/m L-1.28 U/m L),实际检测限低至2.56×10-5U/m L,并且重现性、选择性及加标实验结果良好。(2)通过两步溶剂热法合成双金属MOF(Cu/Ui O-66),利用Cu/Ui O-66与修饰荧光基团FAM的CEA适配体(CEA/FAM-Apt)间的光诱导电子转移效应,使体系中CEA/FAM-Apt发生荧光猝灭,其中铜元素的引入显著提高了Ui O-66的荧光猝灭能力。通过加入CEA靶标,CEA/FAM-Apt特异性的与CEA结合同时从Cu/Ui O-66表面脱离,致使FAM荧光恢复,以此成功构建了重现性好的荧光传感体系用于CEA的检测。结果表明,该传感体系具备良好的重现性(RSD=2.4%),最佳条件下对CEA的检测范围为0.01-0.3 ng/m L,实际检测限为0.01 ng/m L,血清加标实验也得到了比较满意的回收率(95.99%-108.14%)。(3)合成两种多巴胺功能化的双金属MOF(Au@PDA@Ui O-66、Au@PDA@ZIF-8),并对二者的荧光猝灭效果进行比较。选择猝灭效果更好的Au@PDA@Ui O-66为猝灭材料,以修饰Cy5荧光基团的HER2适配体(HER2-Cy5-Apt)为荧光探针,基于未与HER2结合的HER2-Cy5-Apt会和Au@PDA@Ui O-66发生荧光共振能量转移与光诱导电子转移,进一步导致Cy5基团荧光猝灭。以此构建了重现性好、灵敏度高的荧光传感体系用于HER2的检测。最后对该传感体系的传感性能进行探讨,发现该体系的线性范围较宽(0.005-15ng/m L),实际检测限低至0.005 ng/m L,同时也具备良好的重现性(RSD=5.06%)与选择性,加标样本的回收率在89.44%-105.19%。
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