痕量生物标志物的超声驱动富集与聚集检测

Liquid biopsy is used to make precise diagnoses by screening for cancer markers in the blood, urine and sweat, which is greatly helpful for early diagnoses. Although the sensitivity and automation of modern analytical instruments have been significantly improved, the enrichment identification of trace target markers in complex samples is urgently needed in the analysis procedure of ultratrace biomarkers. This project aims at accurate analysis and detection of ultratrace biomarkers, intends to use the theoretical analysis and experimental research methods, combined with microfluidics and micro-nano fabrication technology, to study the enrichment method of ultratrace biomarkers by ultrasound-driven nanoparticles and the followed analysis method by ultrasound-aggregation of nanoparticles, and to explore the integrated and intelligent microchip-based enrichment and aggregation equipment. Such ultrasonic drive and aggregation of micro/nanoparticle offers a rapid, high selective and sensitive detection approach for ultratrace biomarkers analysis, which is of great significance to our country in improving the level of universal medical care.

液体活检主要通过筛选血液、尿液和汗液内的癌症标志物进行精确诊断，将极大助力癌症的早期精准诊断。虽然现代分析仪器的灵敏度、自动化程度已经得到显著提高，但在痕量生物标志物的分析过程中，复杂样品痕量标志物的富集识别问题仍亟待解决。本项目以痕量标志物的精准分析检测为目的，拟采用理论分析和实验相结合的研究方法，结合微流体技术和微纳加工技术，研究超声驱动纳米颗粒运动富集痕量标志物的方法和聚集微纳米颗粒实现痕量标志物的富集检测，并探索微芯片式的一体化智能高效的富集聚集设备，为痕量疾病标志物的快速、高选择性、高灵敏性分析提供一种重要手段，对于提升我国全民医疗水平有重要意义。

痕量标志物会游离在血液中含量极其稀少,虽然现代分析仪器的灵敏度、自动化程度已经得到显著提高，但在痕量生物标志物的分析过程中，复杂样品痕量目标标志物的富集识别仍亟待解决。本项目针对精准医疗领域中痕量样品的快速富集方法依旧依赖于传统手段，存在时间长、特异性低等问题，结合微流体技术、微纳加工技术、表面功能化技术，研究超声驱动和聚集功能化修饰的微纳米颗粒以实现痕量标志物的富集检测，并探索微芯片式的一体化智能高效的富集聚集设备。.主要结果与数据：（1）通过实验与理论分析结合的方法探究了不同类型（Janus颗粒，碳中空微球等）的纳米颗粒的合成和表面功能化修饰。（2）利用超声驱动微纳米颗粒，完成了对痕量目标物（miRNA、ctDNA和蛋白质）的快速识别，并探究了在微流体通道中，驱动与不驱动、驱动速度、时间等因素对分离富集效率的影响。（3）利用超声的聚集效应回收微纳米颗粒，实现了对目标标志物（miRNA、ctDNA和蛋白质）的快速聚集与分析，探究了不同条件下的聚集效果，聚集后输出信号（荧光增强、SERS）的采集与成像分析等。.迄今为止，在该基金的资助下，在国内外SCI收录期刊发表论文34篇（原计划5-6篇，其中23篇为第一标注），申请国家发明专利5项（原计划专利2项），已授权2项。在国际或国内学术会议上做大会或特邀报告3次。培养博士后两名（孙悦、刘聪慧），在读硕博研究生7人（毕业3人）。本项目为精准医疗领域的疾病标志物分离富集检测提供一种快速、高选择性、高灵敏性的重要分析手段。