基于金属有机框架材料的肿瘤细胞电化学传感新方法研究

Early detection and tratement of cancer is the key to improve the survival rate of cancer patients. It is very important to develop rapid, sensitive and accuarte methods for tumour cell detection. This project proposes to develop a novel strategy for highly sensitive and specific electrochemical cytosensor by integrating the surface functionalization of metal-organic frameworks (MOFs), nanoscale signal amplification and electrochemical technology. Firstly, some new types of nanosized MOFs are synthesized. Due to the controllable structure, high surface area, porosity, abundant active groups and catalytic properties of MOFs , multifunctional nanoprobes are constructed through postsynthetic modification for carrying biomolecules and electroactive molecules. This proposal makes full use of the surface modification of MOFs, which combines molecular recognization to enhance the active targeting for building sensing pattern. In this way, it can increase the signal-to-background to provide novel technologies for cytosensing assays. The sandwich method will be practically utilized to low content of tumor cells detection, which will lay a new strategy for clinic diagnoses.

癌症的早期诊断与治疗是提高癌症患者生存率的关键，因此发展快速、灵敏、准确的检测癌细胞的方法至关重要。本项目拟发展一种融合金属有机框架材料（MOFs）表面功能化、纳米信号放大及电化学技术为一体的肿瘤细胞高灵敏特异检测分析方法。我们将合成多种类型的纳米MOFs材料，进一步利用MOFs材料可调控的结构、大的比表面积、多孔性能、富含多活性基团及催化性能等优势，通过可控的特定识别基团合成后修饰，负载更多的识别因子及电化学物质，构建多功能靶向纳米探针。利用MOFs材料的表面修饰，结合分子识别技术增强探针的主动靶向性，建立信号开型的传感模式，提高信噪比，为解决细胞电化学传感分析方法提供新颖的分析手段。本项目设计的夹心型体系将开拓在低含量肿瘤细胞电化学检测分析中新应用，为临床诊断提供了新的策略。

金属有机框架材料（MOF）可以作为负载平台，又可以连接电化学信号分子作为探针，结合放大技术，在电化学传感应用中的发展起到积极的推动作用。本课题以MOFs作为的新型载体，将其作为纳米靶向探针，结合电化学技术、纳米技术、化学衍生与分子生物学的方法与原理，最终建立基于MOFs材料的高灵敏、高特异性且操作简单的电化学传感策略。取得的主要成果有：1、非标记、非固定化的电化学磁性生物传感器的构建以及应用。2、比例电化学被广泛应用于传感器领域，双信号标记用于信号的传导可分析检测离子、分子、DNA以及蛋白质。3、基于自牺牲模板FeMOF生成具有氧化还原信号普鲁士蓝的电化学以及电致化学发光生物传感器用于蛋白酶的检测。申请人共发表第一作者SCI 收录学术论文12篇。相关研究成果已发表于Analytical Chemistry、Chemical Communications、ACS Applied Matererial and Interface、 Biosensors and Bioelectronics等化学期刊，为肿瘤标志物相关分析领域在生命分析化学领域的发展和应用奠定基础。