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实现肿瘤的早期诊断包含两种思路,一是在肿瘤早期通过肿瘤标志物的检测来实现肿瘤的早期发现,另一种是通过提高检测方法的灵敏度在早期检测出痕量的肿瘤标志物来实现肿瘤的早期发现。该项目基于电化学生物传感技术通过传感界面的组装、信号放大策略等手段对肿瘤患者的血清中、细胞膜、细胞内等痕量肿瘤生物标志物进行体外检测的方法做了大量研究,获得了若干集成交叉学科的原创性新技术,拓宽了肿瘤早期诊断的超灵敏、精准的手段。其重要技术如下: 1.传感界面的组装与调控:本项目中我们着眼于电极界面新型纳米结构的构建,以提高传感界面上目标分子的捕获效率,实现信号放大和分子的可控识别,从而在整体上提升了电化学生物传感器的性能。在电极界面上我们实现了静态和动态纳米结构的组装,更有效地实现了对小分子、蛋白质、核酸、细胞等生物靶标的电化学分析,提出了“电极表面巯基DNA纳米结构的界面组装”、“核酸适配体-靶蛋白纳米线结构的界面组装”及“DNA纳米酶输出信号的构象变化”等传感界面组装与调控思路。 2.信号放大策略设计:本项目通过提高检测方法的灵敏度在早期检测出痕量的肿瘤标志物来实现肿瘤的早期发现。我们通过各种信号放大策略来提高电化学方法的灵敏度,以期实现痕量肿瘤标志物的检测,来实现肿瘤的早期诊断。提出了“基于亲和素-生物素诱导银纳米颗粒阴极溶出”、“靶标诱导DNA模拟酶催化”等信号放大策略,实现了血液中、细胞内痕量肿瘤标志物的检测。 3.检测探针的设计:传统的检测方法大多选择抗体作为检测探针,抗体具有较强的亲和力和较高的选择性,但是也有一定的缺陷:如价格昂贵、不易保存等。核酸适配体(Aptamer,Apt)由于其固有的优点,如高特异性和亲和力,良好的化学稳定性和灵活性,往往被用来识别结合小分子、蛋白质和细胞等物质,避免了抗体昂贵且不易保存等缺点,为生物标志物的检测提供了一个简单、高灵敏和高特异性的平台。除了上述检测探针,我们利用岩藻糖基化的蛋白位点可以与凝集素亲密结合的特性,在电化学技术中率先提出了利用凝集素作为检测探针的思路,“基于功能化适配体的核心岩藻糖基化GP73的检测”及“基于凝集素的岩藻糖基化蛋白的检测”,拓展了生物标志物检测探针的种类。 4.基于电化学传感的肿瘤标志物的高灵敏检测:针对现有方法检测肿瘤标志物步骤繁琐、灵敏度低等缺陷,提出了基于电化学传感技术的肿瘤标志物定量检测新方法,发展了若干种肿瘤标志物检测新方法。创建了血液中AFP-L3、岩藻糖基化GP73、细胞膜Smo蛋白、细胞内甲基化转移酶(DNMT1)的电化学检测新方法,实现了血液中,细胞膜、细胞内痕量肿瘤标志物的高灵敏定量分析,为肿瘤的早期诊断、治疗效果的监测奠定了基础。 依托该项目课题组成员近年来发表SCI论文100余篇,IF>5的SCI论文20余篇,最高一篇IF为13.273,授权专利4项。获得国家自然科学基金1项,获得江苏省临床医学科技专项-技术攻关项目1项,南京市科技发展课题重点项目1项,江苏省卫健委医学新技术引进奖1项,南京市卫健委医学新技术引进奖0项。本研究得到大量的正面评价,体现出良好的原创性与影响力。目前正在大样本测试,这项高效集成交叉学科的原创新技术必将引领肿瘤早期诊断的新方向。