基于纸微流控分析装置和生物条形码技术的多项肿瘤标志物联检新方法研究

本项目首次采用低成本、便携式的纸微流控分析装置和高灵敏的生物条形码技术，结合微波加速生物分子识别反应动力学过程策略，开展对多项肿瘤标志物的快速联合检测研究。采用磁性纳米颗粒修饰不同肿瘤标志物特异的单克隆一抗，以金纳米颗粒标记相应的多克隆二抗和生物条形码DNA探针，借助微波辐射作用，快速检获肿瘤标志物抗原，进而引入金纳米颗粒聚集显色分析手段，并佐以金染信号放大，在开发的新型的超疏水/超亲水图案化纸微流控分析装置上，对被释放后的多种条形码DNA探针进行高灵敏的同时比色检测。由此构建的多项肿瘤标志物联检新技术，可望解决目前临床上传统肿瘤标志物免疫检测技术普遍存在的灵敏度有限、分析时间较长、多组分同时检测能力较低、使用仪器昂贵且便携性能不足等一系列问题，对肿瘤的早期诊断、疗效与预后评估、现场人群筛查及其发病机制的探索具有十分重要的意义。

多项肿瘤标志物的联检分析对于肿瘤的发生与发展机制研究、肿瘤的早期诊断、疗效监测与预后评估等具有重要意义。按照原研究计划安排，本项目拟开发紫外诱导新策略用于制备多通道纸微流控分析装置与纸微区阵列，随后利用微波辅助生物条形码技术，结合纳米金生物探针，开展低成本肿瘤标志物比色或定量联检新方法研究。在项目实际实施过程中，则根据新出现的问题与国内外相关研究最新进展，对部分研究计划与内容作了适当的调整。例如，针对紫外诱导法存在纸装置制备重现性较低的问题，探索发展了记号笔一步绘制、石蜡活字印刷等作为替代性策略，用于建立若干种操作简单（无需任何复杂的专业技能）、制备快速（数秒内即可完成）、成本低廉（如记号笔单价仅1.5元）的纸装置制备新方法。其次，针对肿瘤标志物标准试剂价格上涨等问题，灵活选用其他廉价易得的模式分子（如葡萄糖等）或实验室已有的肿瘤标志物（如前列腺特异抗原等）作为替代性研究对象。此外，针对微波辅助法难以避免生物分子变性、纳米金同时标记抗体和DNA探针的效率较低、生物条形码探针释放过程繁琐费时且副反应严重等问题，巧妙引入简单的颜色反应、酶催化反应等机制，开发了两类分别基于计时和数数策略的免仪器定量分析新技术（仅需操作人员会使用计时器或带有计时功能的手机以及具有正常的辨色与数数能力）。再次，鉴于在纸装置上集成高信号/低背景检测方法正成为当前国际该领域的研究热点之一，深入研究基于酶催化结合无机聚合物膜或铜沉积结合溶出伏安的双重信号放大新策略和二阶校正算法的二阶优势，提出了高灵敏电化学检测新方法和低背景无干扰荧光分析新方案。所取得的这些创新性研究成果形成了8篇较高质量的研究论文，并已发表在Analytical Chemistry等国际重要学术期刊。本项目发展的纸微流控分析装置制备新技术、免仪器定量分析新原理与高信号/低背景检测新方法，可望为后续开发基于纸装置的灵敏、特异、快速、经济且适于现场分析的肿瘤标志物早期筛查与诊断新平台提供有益的新思路。