识别癌症病人呼吸气的原位富集-催化发光传感器阵列研究

呼吸气分析诊断癌症是当前临床检测研究的热点问题。本课题提出一种纳米材料原位富集-催化发光检测的传感器阵列用于临床癌症病人呼吸气的识别和癌症早期诊断。拟通过合成、筛选具有高吸附性能和高催化发光活性的纳米材料，建立呼吸气中痕量挥发性标志物的室温富集-原位升温化学发光检测的方法；系统研究吸附在纳米材料表面的痕量标志物的催化发光特性，设计富集和检测一体的高灵敏度纳米材料催化发光传感器阵列；以乳腺癌等癌症病人为研究对象，将其用于临床病人和健康人呼吸气的识别研究，建立病人和健康人的化学发光特征图谱。本项目的完成将为癌症的早期诊断和人体健康状况的评价提供一种新方法、新思路，有望成为呼吸气分析的另一种新兴的疾病检测手段，在临床快速检测和无损诊断方面具有重要的科学意义和潜在的应用前景。

呼吸气体分析是一种无损观察体内生物代谢和生理过程的方法，一直是临床检测研究的热点。病人呼吸气中含有特定的痕量挥发性有机物（疾病或癌症标志物），对这些标志物进行识别检测将有望实现疾病或癌症的早期诊断。传感器阵列是物质识别检测特别是气味识别最常用的方法，通过多个传感单元对样品响应的特征图谱进行识别分析。基于纳米材料催化发光的光谱型传感器阵列由于稳定性好、寿命长、可逆性好以及仪器简单等优点备受关注，但是灵敏度不太高，不能满足于呼吸气中痕量挥发性标志物的识别检测。本项目提出利用具有高吸附性能和高催化发光活性的纳米材料，建立室温富集-原位升温化学发光检测的方法来提高检测的灵敏度，进而发展原位富集-催化发光检测的传感器阵列用于临床癌症病人呼吸气的识别分析。这种室温富集-原位升温化学发光检测的方法不但能够提高灵敏度，满足呼吸气分析的要求，而且具有快速和简单的特点。主要研究工作有：（1）合成和筛选了具有高吸附性能和催化发光活性的10种纳米材料；（2）建立室温富集-原位升温化学发光检测痕量挥发性有机物的分析方法，系统研究乳腺癌病人呼吸气中5种标志物在纳米材料表面的催化发光特性，结果表明不同的标志物具有不同的化学发光响应模式；（3）加工组装了高通量的催化发光传感阵列芯片装置来设计原位富集-催化发光检测的高灵敏度传感器阵列；（4）将传感器阵列用于模拟呼吸气样本分析，结果表明阵列能够区分健康人和模拟癌症病人呼吸气样本；（5）将传感器阵列用于从医院收集的10例乳腺癌病人呼吸气样本分析，结果表明阵列能够区分健康人和乳腺癌病人的呼吸气样。本项目为癌症的早期辅助诊断和人体健康状况的评价提供一种新方法、新思路，有望成为呼吸气分析的另一种新兴的疾病检测手段，在临床快速检测和无损诊断方面具有重要的科学意义和潜在的应用前景。.作为原有项目的拓展，我们围绕光谱型传感器阵列存在的科学问题，发展了如下的光谱型传感器阵列，并拓展到生物样品的识别检测：（1）发展了基于不同粒径的贵金属纳米材料的比色传感器阵列，成功地用于蛋白质和细菌识别；（2）发展了基于纳米材料-量子点的荧光传感器阵列，用于多种蛋白质分子和癌细胞的识别。（3）发展了基于不同表面电荷纳米金的比色传感阵列用于细菌的识别。