糖基分子印迹电化学传感器研究及肿瘤标志物测定

Detection of tumor markers is the basis of early diagnosis of cancer, detection methods often used are enzyme-linked immunoassay, but the methods need expensive reagents and extreme operating conditions. Research and development of non-immune analysis is of great significance. Molecular imprinting membrane as an "artificial antibody" can be used as an identification material for immunoassay, which has the characteristics of specificity, stability and cheapness. It is of great theoretical and practical value to apply molecular imprinting technology to the detection of biological macromolecules. However, macromolecules have high mass transfer resistance in the imprinted polymer, and the elution and reabsorption of macromolecules are difficult. The adsorption capacity of the polymer is low and the binding sites are few. As for the epitope, the characteristic polypeptide of the target proteins are usually selected selects as the template molecule, this requires that the target proteins have clear crystal structures; these are limiting the application of macromolecule imprinted sensors. Glycosylation is a characteristic behavior of cancerous cells. During the process of tumorigenesis, activated polysaccharides are added to the peptide chain under the action of glycosyltransferases, and the structure of oligosaccharide is changed. This change provides an important theoretical basis for the early diagnosis of specific markers of tumor markers. In this study, the characteristic glycosyl of the tumor markers are selected as the imprinting templates to identify the glycoprotein, then molecular imprinting electrochemical sensors will be fabricated to achieve rapid and sensitive detection of tumor markers.

肿瘤标志物的检测是癌症早期诊断的依据，检测方法目前常采用酶联免疫分析，但该法试剂昂贵、操作条件苛刻。研究开发非免疫分析法具有重要意义。分子印迹膜作为“人工抗体”，可作为免疫分析的识别物质，具有专一、稳定、廉价等特点，将分子印迹技术应用于生物大分子的检测有重要理论和实际应用价值。然而大分子在印迹聚合物中传质阻力大、洗脱和重吸附困难；表面分子印迹法聚合物吸附容量低，结合位点少；抗原决定基法选取目标蛋白的特征肽段作为模板分子，要求目标蛋白有明确的晶体结构；这些都限制了大分子印迹传感器的应用。糖基化是癌变细胞具有的特征行为，肿瘤发生过程中蛋白质在糖基转移酶的作用下，将活化的糖加到肽链上，出现寡糖结构的改变。这种改变为特殊糖基化分子作为肿瘤标志物早期诊断提供了重要理论依据。本课题利用肿瘤标志物的特征糖基作为印迹模板来对糖蛋白进行识别，进一步构建分子印迹电化学传感器，实现对肿瘤标志物的快速灵敏测定。

肿瘤标志物的检测是癌症早期诊断的依据，检测方法目前常采用酶联免疫分析，但该法试剂昂贵、操作条件苛刻。研究开发非免疫分析法具有重要意义。分子印迹膜可作为免疫分析的识别物质，将分子印迹技术应用于生物大分子的检测有重要理论和实际应用价值。然而大分子在印迹聚合物中传质阻力大、洗脱和重吸附困难；表面分子印迹法聚合物吸附容量低，结合位点少；抗原决定基法选取目标蛋白的特征肽段作为模板分子，要求目标蛋白有明确的晶体结构；这些都限制了大分子印迹传感器的应用。糖基化是癌变细胞具有的特征行为，肿瘤发生过程中蛋白质在糖基转移酶的作用下，将活化的糖加到肽链上，出现寡糖结构的改变。这种改变为特殊糖基化分子为肿瘤标志物早期诊断提供了重要理论依据。本课题利用肿瘤标志物的特征糖基作为印迹模板来对糖蛋白进行识别，进一步构建分子印迹电化学传感器，实现对肿瘤标志物的快速灵敏测定。. 本项目的研究工作基本按照项目申报书和项目资助计划书中的执行计划进行。研制多种高灵敏和高选择性的糖基印迹传感器，探讨在医学肿瘤检测的应用。研究了糖基印迹时选择糖蛋白末端的单糖还是多糖作为模板分子的印迹方法对传感器选择性的影响，结果证明，多糖印迹传感器表现出了更为良好的分析性能，选择性明显好于单糖为模板分子制备的传感器，并且检测的灵敏度更高。研究了提高糖基印迹传感器检测的灵敏度的方法，将糖蛋白表面携带的糖链与信号探针氨基苯硼酸利用硼酸亲和作用，将大量探针直接固定在糖蛋白表面，或将硼酸功能化的三联吡啶钌分子探针大量固定在糖蛋白表面，通过多探针达到放大检测信号的目的。研究了利用识别两种糖基的印迹传感器检测多种糖蛋白从而提高肿瘤诊断准确性的可行性。结果表明，利用分子印迹膜对多糖基的识别作用，结合分别标记不同探针分子的凝集素对糖蛋白的特异性结合，能够同时高选择性及快速测定CA72-4、CA19-9，为胃癌癌症的诊断与预后提供了新的技术选择。