局域表面等离子体共振多通道生物传感器检测多种卵巢癌标志物的实验研究

At present, ovarian cancer is the most lethal tumor in female reproductive system. Early detection is very difficult for ovarian cancer. Tumor marker is very important for early detection of ovarian cancer. The localized surface plasmon resonance (LSPR) is an exceptional optical phenomenon generated by noble metal nanoparticles. Biosensors based on LSPR have attracted much research attention for their remarkable superiority as high sensitive, specific, label-free in the domain of biomedicine detection, which can overcome the disadvantages of current methods for detection tumor markers. However, up to now, the detection of multiple tumor markers by using localized surface plasmon resonance multi-channel biosensor has not been reported. The objective of this study is to investigate the novel LSPR multi-channel biosensor with advantages as high throughput, sensitive, specific, label-free for detecting multiple ovarian tumor markers, by means of different mono-antibodies immobilized on the surface of multi-channel nanostructures, based on previous triangle LSPR biosensor. Various detection functions of new biosensor will be initially explored to provide the theoretical basis and experimental support for its clinical application, and to provide a new idea for early detection of tumors such as ovarian cancer.

卵巢癌是女性生殖系统死亡率最高的恶性肿瘤，早期诊断极为困难，肿瘤标志物在卵巢癌早期诊断中具有重要地位。局部表面等离子体共振（LSPR）效应是由贵金属纳米粒子产生的一种特殊光学现象，基于LSPR效应的生物传感器因在生物医学检测领域具有高灵敏、高特异、免标记等优势而成为研究热点，可弥补目前肿瘤标志物常用检测方法的不足。但到目前为止，尚未见有利用LSPR多通道生物传感器平行检测多种肿瘤标志物的研究报道。本课题组拟在前期研究的三角形LSPR生物传感器的基础上，通过在多通道微纳结构表面同时固定不同单克隆抗体，探索研究可高通量、高灵敏、高特异、免标记检测多种卵巢癌标志物的新型LSPR多通道生物传感器，并初步探讨新型生物传感器的各项检测性能，为其应用于临床检测提供理论基础及实验支持，为卵巢癌等恶性肿瘤的早期诊断提供一种新的思路。

卵巢癌是女性生殖系统死亡率最高的恶性肿瘤，早期诊断极为困难，肿瘤标志物在卵巢癌早期诊断中具有重要地位。局部表面等离子体共振（LSPR）效应是由贵金属纳米粒子产生的一种特殊光学现象，基于LSPR效应的生物传感器因在生物医学检测领域具有高灵敏、高特异、免标记等优势而成为研究热点，可弥补目前肿瘤标志物常用检测方法的不足。本课题组对金属纳米粒子LSPR光学性质进行了相关研究和设计，并对更为敏感的纳米形状的金属结构消光特性进行了较为详细的分析研究；对纳米球自组装等制备工艺进行了改进和进一步优化；对各项具体实验条件参数进行反复摸索，研究中同时对多通道微流控的设置方法进行了初步探索。利用构建的LSPR生物传感器对卵巢癌标志物目标蛋白进行检测，评价生物传感器的各项性能，并与传统方法进行对比。通过本项目研究分析认为菱形银纳米结构制备参数合适时其折射率灵敏度RIS最大可高达700nm/RIU，可满足LSPR纳米传感器高灵敏检测的临床需求。利用MEMS技术在纳米结构上控制和设计工艺参数，制作微流控单元，初步设计出可独立进样、分离和检测的微流控多通道结构。研究发现利用蛋白G定向固定技术制备生物敏感层可使LSPR纳米传感器的敏感性明显提高，利用其构建的LSPR纳米传感器检测卵巢癌标志物目标蛋白及临床患者血清样本的灵敏度可达1ng/ml，明显优于目前常规的检测方法，与临床生化实际检测结果相比具有较高的吻合率，且检测时间可控制在40分钟内，可实现对临床样本的快速、高灵敏、特异检测，无需标记，具有非常大的临床应用前景。本研究为临床卵巢癌等恶性肿瘤的早期检测和筛查提供了一种新思路。

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