基于SPP集成生化传感芯片技术的牙周病早期诊断研究

Early diagnosis of periodontal disease is the effective method of preventing adult tooth loss.The increasing saliva cytokines and periodontal pathogen toxin is an early sign of suffering from periodontal disease, before clinical symptoms. Integrated biochemical sensor chip based on SPP technology is a new biological sensing technology combined by life science, optics, nanotechnology. in the previous researches, the technology was combined with clinical medicine.The level of integrated biochemical sensor chip based on SPP is preliminary , and the aim of the project is to make further explore that the feasibility of the chip in the application of measuring the periodontal case sample . Compared with the traditional method, a comprehensive evaluation of detection performance and clinical application value of the SPP chip results from high-throughput parallel measuring LPS,IL-1, TNF-α, PGE and other specific periodontal pathogenic factor. And a real-time, miniaturization, high sensitivity, high specificity, high throughput parallel determination of periodontal specific pathogenic factor can be achieved. We research a biochemical sensor chip of early diagnosis of periodontal disease with independent intellectual property rights to provide a new detection method for screening and treatment of high risk population of periodontal disease, and it will play an important role in the establishment of information system of common periodontal special pathogenic factor , periodontal disease prevention and control plan, assessment of the effect of periodontal disease prevention .

唾液/龈沟液中牙周致病菌毒素和细胞因子的升高是罹患牙周病的早期表现，常常早于临床表征的改变；且唾液/龈沟液均可通过无创的方法获取，非常有利于牙周病的早期诊断。基于SPP的集成生化传感芯片技术是由生命科学、光学、纳米科学结合而成的一种新兴生物传感技术，能够实时、微型化、高灵敏度、高特异性、高通量平行测定多种分子结合事件。在大量前期研究的基础上，课题组拟进一步将其用于人唾液/龈沟液中LPS、IL-1、TNF-α、PGE2等牙周特异性致病因子高通量平行测定，评价SPP芯片应用于牙周病临床早期诊断的价值，研发具有自主知识产权的牙周病早期诊断生化传感芯片，为牙周病高危人群的筛查和防治提供新的检测手段；该课题对于建立常见牙周特异性致病因子的信息系统、制定牙周病预防与控制计划、评价牙周病防治效果等方面也具有重要意义。

牙周病是口腔的常见病、多发病，除导致牙周组织破坏、引起牙齿脱落外，还与心血管疾病、糖尿病等全身疾病密切相关。因此，牙周病的早期诊断对牙周病乃至全身疾病的早预防、早治疗具有重要意义。传统的牙周病检测方法多基于临床和影像评估，“主观”、“不准确”等特点限制了对牙周病早期诊断、准确分类的实现。免疫学方法、微生物标记等被认为可能是突破以上难点的有效手段。表面增强拉曼光谱（SERS）技术通过光谱分析反应分子结构，可实现准确的原位探测如恶性肿瘤的检测，具有无侵入性、样品无需预处理、便携、经济等多种优点，有望成为牙周病检测的新方法。.本研究将SERS技术运用于口腔医学领域。通过制备自组装SERS基底，建立基于SERS免疫技术和SERS-DNA检测技术的细胞因子和核酸检测手段，首次实现了对牙周炎相关炎性因子以及牙周相关可疑致病细菌的检测。.体外研究通过对化学修饰后的纳米银颗粒亲水表面标记不同拉曼标签（DTNB、4MBA），得到银纳米颗粒-抗体复合物SERS探针和纳米银颗粒-寡核苷酸SERS探针。前者以EDC-NHS活化以后对目标抗原进行特异性识别初步实现了对两种细胞因子（IL-1、TNF-）的定量检测；后者通过分段式探针设计对两种牙周可疑致病菌P.g ATCC 33277和A.a ATCC 29523 DNA靶序列进行检测，初步实现了对常见牙周致病菌DNA的定量检测。.同时，临床研究显示SERS免疫技术可实现对牙龈炎、牙周炎患者唾液、龈沟液样本中代表性炎症因子IL-1、TNF-的检测，各组样本间的炎症因子水平差异具有统计学意义，而同组样本唾液、龈沟液中两种炎症因子的检出率无显著性差异，提示SERS唾液检测可能成为一种微创、简便、灵敏的早期牙周炎筛查工具。.综上，本研究基于痕量检测SERS技术建立的SERS免疫检测法和DNA探针系统实现了对牙周炎相关炎性因子以及牙周相关可疑致病细菌的检测，具有可行性好、稳定性强、灵敏度高的特点，该研究为实现牙周病早期诊断提供了有效的检测手段，为探索牙周病的防控提供了新思路。