基于耦合增强"卫星"结构的纳米等离子激元miRNA生物传感器

The use of nanotechnology in nanomedicine and biosensors, more specifically for biomolecules probes, is set to spread rapidly. Up to recently there isn’t an effective method to detect the trace cancer marker (miRNA or antibody) in serum..However, combining the unique advantage of the surface plasmon resonance (SPR) scattering and surface enhanced Raman scattering (SERS), it will get notable enhanced sensitivity and selectivity on the plasmonic nanoparticle probes. For solving the most urgent problems in the early diagnosis of clinical tumor, this project will target the trace detection of lung cancer markers (miRNA) by using the unique photoelectric properties of plasmonic nano-materials (such as gold, silver nanoparticles) with different morphologies. With the organic combination of SPR and SERS on a single “satellite” plasmonic nanoparticle, we can easily develop all kinds of miRNA biosensors, biological materials, signal probe or diagnosis reagent with high sensitivity and selectivity. And then verifying the results by comparing with traditional analysis method..We anticipate that the SPR/SERS analytical technology add important tools for the detecting trace biomolecules(miRNA et. al.) in serum or cell, to follow in-vitro intracellular metabolic pathways, and to screen drugs affecting cell metabolism.

本项目将立足于解决肿瘤临床最迫切的早期诊断问题，拟利用具有独特光电性能的不同形貌的 SPR 纳米材料（金、银纳米颗粒）及其组装特性，利用功能性生物探针分子构建具有拉曼多“热点”效应和SPR高灵敏峰位移特性的“卫星”结构纳米等离子激元探针，以肿瘤特征核酸标志物miRNA为靶向分子，基于单个纳米卫星结构等离子激元，有机结合等离子激元SPR共振光谱高灵敏特性的与Raman散射增强光谱进行原位高分辨分析能力，发展各种用于核酸分析的生物传感材料、 信号探针或诊断试剂， 研究与开发用于肿瘤（肺癌）早期诊断的生物（核酸）探针。并希望通过结合微区 SPR/SERS 联合光谱检测技术的优势，藉此改善检测器件的灵敏度和特异性等核心性能，实现对在血清样本中低丰度肿瘤标志物的快速联合检测，为实现其在肿瘤早期诊断中的广泛应用提供技术支持。

本项目以暗场显微镜为研究工具，以具有独特的等离子共振散射的贵金属纳米颗粒（金、银或铜等）为研究对象，研究不同形貌的 LSPR 纳米材料（金、银纳米颗粒）及其组装特性，利用功能性生物探针分子构建具有拉曼多“热点”效应和LSPR高灵敏峰位移特性的“卫星”结构纳米等离子激元探针。并以肿瘤特征核酸标志物miRNA为靶向分子，基于单个纳米卫星结构等离子激元，有机结合等离子激元SPR共振光谱高灵敏特性的与Raman散射增强光谱进行原位高分辨分析能力，发展各种用于核酸分析的生物传感材料、 信号探针或诊断试剂， 研究与开发用于肿瘤（肺癌）早期诊断的生物（核酸）探针。.首先构建了多种基于单个贵金属纳米等离子激元LSPR散射光谱的纳米生物传感器，针对肺癌核酸标志物开展了多种生物传感器的设计、制备与应用研究，获得了高灵敏的可直接应用于血清及活细胞检测的纳米传感器，其检测灵敏度全部达到1 ppb水平以下，性能突出的可达单分子水平。在此基础上，我们构建了多种基于等离子激元纳米组装体的LSPR/SERS纳米生物传感器，传感灵敏度与选择性有质的提高。通过结合微区 LSPR/SERS 联合光谱检测技术的优势，藉此改善检测器件的灵敏度和特异性等核心性能，实现对在血清样本中低丰度肿瘤标志物的快速联合检测，为实现其在肿瘤早期诊断中的广泛应用提供技术支持。