基于多孔聚离子液体生物载体的AD大鼠脑中复合标志物的同步在体分析

As one of the most important brain diseases that disturbes the whole society, Alzheimer’s disease (AD) is still lack in specific markers and detection methods in the clinical diagnosis . It has been confirmed that β-amyloid (Aβ) as the center pathogenic factor, interacts with other important factors including metal ions, amino acids and radicals to jointly participate in the occurrence and development of AD. However, currently, most of researches only focus on the level variations of Aβ in the progress of AD and the combined pathogenic effects by multiple factors is not fully considered. Therefore, this project aims to: 1) fabricate nanosized carbon fiber microelectrodes via electrochemical etching; 2) exploit porous ionic liquid polymers and applied as supporters, and subsequently fabricate several ratiometric biosensors for Aβ, metal ions, amino acids and radicals respectively; 3) construct three kind two-channel and in vivo electrochemical analytical systems, in which Aβ is the center detection target, combining with other important detection targets including metal ions, amino acids and radicals to be denoted as composite markers; 4) apply the above-mentioned analytical systems to the sensitive determination of three composite markers in AD rat brain under different stages, and then tentatively inspect the pathogenesis of AD; 5) on the basis of these results, by making use of the cerebrospinal fluid from AD patients, further explore a possible analytical method for clinical diagnosis of AD.

阿尔茨海默症（AD）是困扰社会的重大脑疾病之一，其诊断仍缺少有效的特异性指标和检测方法。研究证实，β-淀粉蛋白（Aβ）作为AD的核心致病因素，与金属离子、氨基酸、自由基等重要致病因素相互作用，共同参与疾病的发生发展。然而目前，多数研究仅关注Aβ在AD进程中的含量变化，未充分考虑其他重要因素对AD的共同致病作用。据此，本项目拟通过电化学刻蚀的方法，研制纳米级碳纤维超微电极；开发多孔功能化聚离子液体纳米材料作为生物载体，制备针对Aβ、金属离子、氨基酸和自由基四种物质的比率型生物传感器；以Aβ作为核心检测指标，金属离子、氨基酸和自由基分别作为辅助指标，两两组合为三类复合标志物，构建双通道在体分析系统，对不同发病阶段AD大鼠脑中上述复合标志物进行高灵敏的同步测定，从定量角度开展AD发病机制的初步探究。在此基础上，利用AD患者脑脊液样本进行进一步验证，从而探寻可能的AD临床诊断的分析方法。

阿尔茨海默症（AD）是困扰社会的重大脑疾病之一，其诊断仍缺少有效的特异性指标和检测方法。针对β-淀粉蛋白（Aβ）、金属离子以及自由基三类物质在AD发展进程中的重要作用，我们借助纳米材料、免疫夹心原理及光学、电化学等技术，对AD大鼠脑中Aβ单体及聚集体的含量及变化进行了精确测定，并首次利用Aβ寡聚体和纤维丝含量的比值作为评价Aβ聚集程度的指标，更加准确地揭示了Aβ聚集过程的发展。利用活体电化学技术，通过对正常和AD大鼠脑中超氧阴离子的含量分析，探究了氧化应激过程对AD发病进程的影响。在此基础上，我们通过构建两种电化学传感器，分别实现了Cu2+与Aβ、Cu2+与羟基自由基的联合测定，考察了多肽的异常聚集、金属离子和自由基水平紊乱与疾病之间的内在关联，更加明确地体现了多种致病因素对AD发病的共同作用。上述一系列高灵敏、高精准检测技术的开发，对深入探究AD致病的分子机制和靶点药物的临床前研究具有重要的学术价值和应用价值，也为AD的临床早期诊断提供了重要依据。此外，在本项目的资助下，我们还以肿瘤中一类重要的生物标志物-循环肿瘤细胞（CTCs）为研究对象，分别制备了功能化Fe3O4磁珠和碳氮量子点-金纳米簇复合纳米材料，以EpCAM抗体为CTCs的特异性识别分子，实现了对CTCs的高效和特异性富集。通过细胞计数法和荧光、比色等光学检测技术，对捕获到的CTCs进行了计数和定量分析。同时，我们利用三种免疫化学技术对富集到的CTCs进行了可靠鉴定以及释放后再培养。对捕获到的肿瘤患者、健康人群外周循环内的CTCs数量进行了分析和比对，从而对临床诊断，肿瘤监测以及预后评估作出了科学的指导。