基于多孔分子印迹金属有机框架纳米材料的仿生电化学免疫传感器研究

With the development of molecular imprinting technology (MIT), nanosized molecularly imprinted polymers(MIPs) has become very popular for their better stability and recognition character compared to the commmon antibodies. As far as the proposed project herein is concerned, simultaneous detection of various tumor markers(TM) used in clinical cancer diagnosis is the ultimate goal, with the nanosized metal organic frameworks(NMOFs) as substrate, norepinephrine or dopamine having good biocompatibility as functional monomers, and common clinical TMs like carcino-embryonic antigen as template molecules. Moreover, with the aid of signal transducer system, further studies on the interaction mechanisms between NMOFs and template molecules will be carried out, to establish not only a new immunosensing system with high specificity, good stability and low cost, but also an effective and sensitive MIMOFs-based electrochemical sensing array. Thereafter, simultaneous detection of various TMs in blood samples can be accomplished, with a simple, fast and accurate method for tumor clinical diagnosis developed. The proposed project will bring in a new type of MIPs to solve the problems that imprinting macromolecules are currently facing such as lacking new functional monomer,poor biocoampatibility and imprinting efficiency. The application span of NMOFs will be further expanded,so will the interdiscipline to the fields of immunoassay and clinical diagnosis.

分子印迹技术的发展使具有良好稳定性和特异识别性能的分子印迹聚合物（MIPs）成为研究热点。本项目围绕肿瘤临床诊断中多种肿瘤标志物（TM）同时检测的需求，针对目前生物大分子印迹所面临的功能单体缺乏、MIPs生物相容性差和印迹效率低等问题，利用新型纳米金属有机框架材料（NMOFs）为基质，将生物相容性好的去甲肾上腺素、多巴胺等作为功能单体，以临床常用的TM如癌胚抗原等为印迹分子，设计合成高结合容量和高特异识别的多孔分子印迹NMOFs，将其作为人工模拟抗体与信号传输系统相结合，探讨其与印迹分子再结合的作用机理，建立具有高特异性、良好稳定性和低制备成本的仿生免疫传感新体系，最终构建高效、灵敏的MIPs仿生电化学免疫传感阵列，实现血液中多种TM的同时检测，为肿瘤的临床诊断提供简单、快捷和准确的新方法。该工作将发展新颖MIPs，拓宽NMOFs的应用范围，促进相关交叉学科在免疫分析和临床诊断领域的应用。

本项目围绕肿瘤临床诊断中多种肿瘤标志物同时检测的需求，针对目前生物大分子印迹所面临的功能单体缺乏、分子印迹聚合物（MIPs）生物相容性差和印迹效率低等问题，利用新型纳米金属有机框架材料（NMOFs）为基质，将生物相容性好的缩氨基硫脲、6-MP、糖精钠、PDA等作为功能单体，以临床常用的肿瘤标志物（TM，如癌胚抗原等）为印迹分子，借助计算机软件模拟、对功能单体进行筛选、相似性对比及对接实验、合理设计了功能单体、NMOFs与印迹分子之间的相互作用，得到三者的理想复合物，最终成功制备出了具有较大比表面积、多面体孔结构、良好电化学性质及生物性能的多孔MINMOFs，并将其作为了人工模拟抗体与信号传输系统相结合或作为抗癌药物载体，探讨了其与印迹分子再结合的作用机理，建立了具有高特异性、良好稳定性和低制备成本的仿生免疫传感新体系，最终构建了高效、灵敏的MIPs仿生电化学免疫传感阵列，实现了血液中多种TM的同时在线检测，为肿瘤的临床诊断提供了简单、快捷和准确的新方法。在从临床诊断的角度建立探索肿瘤标志物新的检测方法的基础上，本项目另一方面也从药物治疗的角度探索筛选合成新型的金属抗癌药物。本项目研究工作中成功合成了几种以铋、钯等非铂类金属元素为中心的配合物，并将它们作为抗肿瘤药物应用于人肺癌细胞Spc-A1、 A549和H460，显示出了良好的体内外抗肿瘤活性。本项目研究成果发展了新颖MIPs，拓宽NMOFs的应用范围，促进了相关交叉学科在免疫分析和临床诊断领域的应用。目前本课题组共发表受本项目直接资助的高水平SCI论文19篇，申请专利1项，先后培养了6名硕士研究生，参加国内外相关学术会议4次并报告项目研究成果。.本研究课题充分发挥了交叉学科的优势，促进了化学、生物及医学等学科的交叉研究，构建了创新体系，项目所取成果处于该领域国际先进水平，对于MIT在生物大分子印迹方面的发展、新型金属抗癌药物的开发及金属有机框架纳米材料在传感领域的应用都是一个新的突破，具有很大的深入研究意义和推广应用价值。