针对肝癌标志物的光电化学核酸传感器设计和应用研究

Liver cancer has risen to the second cancer killer in China，the incidence rate of liver cancer shows an obvious rising trend in the world. Therefore, early diagnosis and timely treatment are the most effective means for improving the prognosis of HCC. Today, the qualitative diagnosis of liver cancer serum depend on marker detection, in which the golgi protein 73 (GP73) is most likely to become a better serum markers for diagnosis of liver cancer, especially for the early HCC. Based on the separation principle of the molecular recognition element and signal reporter, this project combines with functional nano-materials to design and construct a photoelectronchemical aptasensing platform with signal amplification, using prevention and treatment of early liver cancer as breakthrough and new marker of liver cancer as research object. Furthermore, the method of cycle amplification detection to new marker is put forward, realizing sensitive and specific detection the hepaticarcinoma marker. Finally, we further analyze the correlation between marker and pathogenesis of hepatocarcinoma. The project will promote the development of detection method for new markers of hepatocarcinoma and provide the reference for the early diagnosis and prevention of liver cancer.

肝癌已上升为我国第2位癌症杀手，在世界范围内肝癌的发病率呈明显的上升趋势。因此，尽早诊断与及时治疗是改善肝癌患者预后最有效的手段。目前肝癌的定性诊断依赖血清标志物检测，其中高尔基体蛋白73 (GP73)最有可能成为更好的诊断肝癌，尤其是早期肝癌的血清标志物。本项目以肝癌的早期诊断为目标，以肝癌新型标志物为研究对象，以核酸适配体作为识别单元，基于分子识别和信号传导相分离的原理，结合功能化纳米材料，设计构建信号放大的光电化学核酸传感平台，提出对肝癌新标志物循环放大检测方法，实现对肝癌标志物的敏感性和特异性检测，并进一步分析其与肝癌发病机制的相关性，促进肝癌新型标志物检测方法的发展，为肝癌早期诊断和预防提供参考。

在人体中生物分子的异常表达与疾病的发生和发展有着密切的关系。本项目以疾病的早期诊断为目标，结合荧光纳米材料设计构建了一系列针对金属离子和生物分子的新型荧光生物传感平台。并成功实现在复杂的生物样品中对多种目标分子高选择性和超灵敏度的检测，实现了多种荧光纳米材料在肝癌细胞内的荧光成像。这些研究主要包括三方面的内容：（1）成功合成了具有很强黄色荧光的铜纳米簇，并且基于合成的荧光铜纳米簇构建了针对铜离子、胰蛋白酶及其抑制剂和碱性磷酸酶(ALP)检测的传感平台。结合荧光蛋白，引入FRET技术，成功实现了对目标分子检测信号放大，进一步提高了所构建传感平台的灵敏度；（2）利用单一多巴胺前驱体室温合成了荧光聚多巴胺点，基于合成的荧光聚多巴胺点成功实现了对谷氨酸和铝离子以及二氧化硫衍生物的高灵敏检测，并且成功应用于细胞和老鼠内源性二氧化硫衍生物的成像分析，以及患有癫痫模型老鼠的海马体组织的二氧化硫衍生物成像；（3）利用单一聚乙二胺前驱体水热方法合成了尺寸可控的荧光碳氮纳米片并成功应用于肝癌细胞双光子荧光成像，同时发展了非溶剂直接合成大规模荧光碳氮纳米片的方法，成功应用于信息加密。这些研究对于疾病的早期诊断和治疗具有重要的基础理论意义和潜在的应用价值。