基于半导体纳米材料的表面增强拉曼技术用于神经退行性疾病相关分子的分析

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阿尔茨海默症(AD)是一种神经退行性疾病,在医疗费用、住宿和非正式护理方面给社会造成日益增加的沉重经济负担,因此对AD的早期诊断和治疗迫在眉睫。表面增强拉曼光谱(SERS)是一种有效的疾病诊断技术,具有快速、无损、高灵敏度和指纹诊断的特点,在痕量化学和生物分析中具有广阔的应用前景。本论文基于以上方面展开了探索和研究。第二章中,我们设计了一种基于花状CuSe的纸芯片,实现了对AD小鼠血液中非编码单链RNA分子mi R-34c的比色、光热、拉曼三模态选择、灵敏、快速比率型即时检测(POCT)。利用花状Cu Se的催化活性,无色2,2-偶氮双(3-乙基苯并噻唑啉-6-磺酸)(ABTS)被氧化生成深绿色且具有光热效应的ABTS·+,从而实现比色、光热分析;此外,花状Cu Se对ABTS·+具有选择性拉曼增强效果,EF高达2.14×10~7,实现mi R-34c的高灵敏度、高选择性比率型拉曼分析,检测限(LOD)低至0.5 f M,成功降低了AD早期的假阴性率。与传统纸芯片相比,研制的三模态检测平台具有更高的灵敏度和选择性,避免了早期AD筛查的假阴性诊断,为AD的POCT提供了一种理想的方法。第三章中,我们设计了一种基于钙钛矿-有机半导体复合材料的SERS探针,实现了AD小鼠脑中mi R-146a的动态变化的原位、高灵敏、高选择性定量分析以及诊疗一体化。首先,成功制备了具有水稳定性的钙钛矿-有机半导体复合SERS基底,实现了对亚甲基蓝(MB)分子的选择性拉曼增强,EF达1.11×1010。随后,进一步设计了能够特异性识别mi R-146a并进行信号循环放大的Y型DNA结构,成功构建了诊疗一体化探针。基于MB在AD的诊疗中的拉曼信号分子与治疗分子双重作用,结合鼠脑内原位植入光纤微阵列,本工作成功实现了对小鼠脑内mi R-146a的高灵敏度、高稳定性、高选择性原位分析检测(LOD低至0.08 f M)以及快速诊疗(治疗周期12天),在临床上针对AD的研究治疗具有重要意义。
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