应用SERS和免泵微流控芯片进行前列腺癌标记物的痕量检测

发布时间：2020-06-13 03:05

【摘要】：前列腺癌是源发于前列腺的一种恶性肿瘤,是男性最常见的恶性肿瘤之一。目前治疗手段多以口服激素类小分子药和化疗为主。前列腺癌症在早期阶段,通过放射性粒子植入、根治性前列腺切除术、根治性外放射治疗,可以进行有效的治疗和控制。一旦病情进入晚期或者癌细胞转移后,基本无法治愈。在2016年的调查中,发现中国有12万新发前列腺癌患者。这个趋势下,预计到2030年,中国新发前列腺癌患者人数将达到23.7万人,这一领域存在极大诊断与治疗需求。由于表面增强拉曼(SERS)检测技术能够提供超灵敏的生物化学信息,得以让研究人员得到更加准确的分子信息,其已成为一种有前景光谱技术。针对目前前列腺癌早期筛查方法在不同程度上存在着需要大型仪器、操作步骤复杂、耗时较长、成本高昂等问题,本课题研究了一种新的基于SERS的免泵微流控芯片的免疫分析技术,用于快速分析前列腺抗体标记物,来解决目前前列腺癌早期筛查中存在的问题。首先,以SERS探针为信号源,以微米磁珠为免疫反应洗脱基底,对二者进行对应抗体的生物铰链,与待测前列腺特异性抗原(Prostate Specific Antigen,PSA)共同组成免疫检测的“三明治”夹心结构。其次,在微流控芯片制备完成后,我们对微流控芯片进行了亲水性处理,它大大减小了微流控检测系统的尺寸并提高了便携性。亲水性的作用下,使得PSA抗原标记物和磁珠(MB)在芯片内自动流动,通过环形通道的作用,将试剂充分的混合,并通过芯片上的梯形通道加速了它们在整个通道中的反应。通过实验验证,这种基于芯片的免疫分析可以在5分钟内完成,无需人工孵化和重型注射泵。在对PSA抗原标记物的痕量检测中,信号从数百个磁珠免疫复合物中采集得到的总体平均信号。检测限达到0.01 ng mL~(-1),低于临床检测参考值近2个数量级。它是鉴别前列腺癌和其他与前列腺有关疾病的一种有用的筛选试验。本项目的预期成果对于实现前列腺癌早期筛查和诊断的高特异性、快速准确以及现场检测具有十分重要的意义。
【图文】：

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第一章绪论第一章绪论曼散射拉曼光谱是由印度科学家拉曼(C.V.Raman)于 1928 年首次在 CCL中发现的。他发现当光与分子相互作用后，一部分光的波长发生变对这些频率的变化量进行探究发现，频率的变化量只与分子的结这是对分子结构研究的一大进步。在 1930 年拉曼获得了这一年度物理学奖，，这种效应被命名为拉曼效应(Raman 散射)。

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图 1.2 拉曼散射原理示意图Fig 1.2 Schematic diagram of Raman scattering principle.2 拉曼光谱拉曼光谱是一种散射光谱，基于拉曼散射效应，不同种类的原子团结构不同，导致振动的方式是不同的，会散射出不同频率的光。拉曼取决于散射物质的分子结构特性，因此，分析拉曼光谱是对与入射光不同的散射光谱进行分析以得到分子振动、转动方面信息，并应用于结构研究的一种分析方法。拉曼光谱是研究生物大分子的有力手段，水的拉曼光谱很弱、谱图又很简单，故拉曼光谱可以在接近自然状态性状态下来研究生物大分子的结构及其变化[3]。有些生物大分子的拉曼散射很弱，拉曼光谱通常不够灵敏，但利用或表面增强拉曼技术就可以大大加强拉曼光谱的灵敏度。表面增强拉谱学(Surface-Enhanced Raman Scattering,SERS）已成为拉曼光谱研究的一个领域。
【学位授予单位】：合肥工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：R737.25;O657.37

【参考文献】