肿瘤细胞凋亡生物传感新技术研究

本项目针对肿瘤细胞凋亡研究的重要意义及目前常用细胞凋亡检测方法存在的不足之处，提出基于细胞凋亡的生物化学特征，结合具有优良生物相容性及信号放大作用的功能化纳米复合材料，开发一系列电化学、压电及无线磁生物传感新技术用于肿瘤细胞凋亡研究，实现肿瘤细胞凋亡的低成本、灵敏检测和实时监测。1）提出基于无标记多肽的凋亡蛋白酶活性检测技术，用于肿瘤细胞凋亡研究，避免了使用荧光物或电活性物质标记多肽；2）提出基于凋亡过程中核小体生成，开发肿瘤细胞凋亡检测的免疫传感技术； 3）提出基于凋亡早期细胞膜成分变化，结合电化学-压电阻抗联用技术和无线磁传感技术，开展悬浮型肿瘤细胞凋亡过程的实时监测，弥补传统方法难以实时监测的不足；4）提出将以上传感技术用于中药抗肿瘤活性成分诱导肿瘤细胞凋亡研究。本项目的实施将为抗肿瘤药物的体外预筛选及癌症疗效评估提供灵敏度高、重复性好、低成本的传感技术平台。

肿瘤细胞凋亡研究具有重要意义，但目前常用细胞凋亡检测方法存在不足之处。针对此问题，本项目基于细胞凋亡的生物化学特征，开发了一系列电化学、压电、电化学发光及可视比色传感新技术用于肿瘤细胞凋亡研究，实现了肿瘤细胞凋亡的低成本、灵敏检测和实时监测；另外开展了白血病细胞的压电和电化学发光检测研究。1）针对凋亡蛋白酶caspase-3活性变化，开发了基于无标记多肽和裸金纳米颗粒的肿瘤细胞凋亡比色检测新方法；2）基于凋亡早期细胞膜成分变化（即磷脂酰丝氨酸外翻），结合金标银染信号放大技术，发展了凋亡细胞的灵敏电化学及肉眼可视双重检测策略；3）构建了具有优良细胞相容性的不导电聚合物薄膜修饰石英晶体界面，采用压电石英晶体微天平技术实现了肿瘤细胞凋亡过程的实时监测；4）基于核酸适体修饰的磁性粒子，构建了简单、方便和经济的磁铁-石英晶体微天平系统用于白血病细胞的特异性检测；5）基于烯基-巯基“click”反应，构建了基于三联吡啶钌的固相电化学发光传感器，成功用于白血病细胞的捕获和电化学发光检测，实现了白血病细胞生长过程及凋亡过程的研究。本项目研究在抗肿瘤药物的体外预筛选及癌症疗效评估方面具有潜在应用价值。