表面增强拉曼光谱技术在肿瘤标志物检测中的研究进展

恶性肿瘤已严重威胁我国居民健康,而肿瘤标志物的灵敏、准确检测对于癌症的早期诊断、治疗及预后评价至关重要.因此,探究一种灵敏、准确、快速、无创的检测技术,具有十分重要的临床意义.表面增强拉曼光谱(SERS)是利用光与金、银等纳米结构材料相互作用产生很强的表面等离子激元共振效应,可显著增强吸附在纳米结构表面上分子的拉曼信号,以超灵敏获取样品自身或拉曼探针分子丰富的指纹图谱.该技术具有非侵入性和灵敏度高、选择性好、分析速度快、水干扰小等独特优势,使其在生命科学、临床检验等方面具有良好的应用前景,成为了一种极具潜力的生物检测技术.本文主要综述了近5年SERS技术在蛋白质类、酶类、核酸类、细胞类、组织类、气体类和其他类肿瘤标志物检测中的研究进展,分析了该技术在生物检测中亟待解决的问题与挑战,并对其未来的发展前景进行了展望.     

肿瘤生物标志物的超灵敏检测研究进展

肿瘤是严重威胁人类健康的高发病率和高死亡率疾病.肿瘤生物标志物是反映肿瘤的发生和发展、监测肿瘤对治疗反应的一类物质.肿瘤生物标志物的超灵敏检测有助于肿瘤的早期诊断和临床治疗.近年来,肿瘤生物标志物的检测方法研究迅猛发展,成为国内外研究的热点.本文对最新发展的肿瘤生物标志物检测方法进行了全面综述,着重介绍了比色法、质谱法、荧光分析法、化学发光、表面增强拉曼散射、电化学分析法和单分子检测,并对肿瘤生物标志物检测方法的发展方向做了展望.     

硅纳米线场效应晶体管生物传感器在肿瘤分子诊断中的应用

肿瘤的早期诊断是目前临床医学最具挑战性的问题之一.分子诊断不仅能对肿瘤早期做出确切的诊断,而且能对肿瘤分期、分型、疗效监测和预后评估做出判断.硅纳米线作为新型一维半导体纳米材料,具有超高灵敏度、专一选择性、无标记检测、快速实时响应等独特优势,在近年来的生物医学检测应用,特别是肿瘤的分子诊断方面引起了极大的关注.基于此,本文介绍了硅纳米线场效应晶体管(FET)的工作原理、硅纳米线的制备方法、传感灵敏度的影响因素,综述了硅纳米线FET生物传感器在肿瘤分子诊断中的应用(包括核酸的定性与定量检测、肿瘤蛋白标志物检测、以及分子间相互作用研究),并展望了硅纳米线生物传感器的未来发展趋势,希望能为硅纳米线在肿瘤早期诊断的进一步应用提供一定的参考.     

血清microRNA在肿瘤诊断和预后评估中的应用

介绍了血清microRNA与肿瘤发生的关系, 并且在此基础上系统介绍了国内外将血清microRNA作为肿瘤标志物的研究进展. 尽管血清microRNA作为肿瘤的分子标志物尚有许多问题要解决, 但目前的研究结果已经证明血清microRNA表达谱的变化与多种肿瘤的发生、发展具有明确的相互关系, 说明血清microRNA可以作为肿瘤临床诊断和预后评估的分子标志物. 而且, 血清microRNA自身的特性也决定了其在应用于肿瘤临床诊断和预后评估时具有创伤小、技术快速、便捷等优点.     

聚合物电解质包裹金核银壳纳米棒制备双模式光学细胞成像探针

报道了一种新型的荧光及表面增强拉曼散射(SERS)双模式光学成像探针. 该探针以金核银壳纳米棒为SERS增强基底, 其表面标记拉曼分子产生SERS信号. 随后通过层层吸附的方法在标记了拉曼分子的金核银壳纳米棒表面包裹聚合物电解质. 最后在聚合物电解质层上连接异硫氰酸荧光素产生荧光信号. 将探针置入HeLa细胞, 实现了荧光、SERS双模式成像. 该探针具有以下优点: (1) 能产生荧光、SERS两种信号, 实现双模式光学成像; (2) 金核银壳纳米棒具有优异的SERS增强能力, 使得探针进入活细胞后仍能提供高信噪比的SERS信号; (3) 聚合物电解质在形成隔离层避免荧光信号被金属淬灭的同时, 提高了探针的生物兼容性. 这种双模式光学成像探针在药物输运和肿瘤靶向等研究中具有重大的应用前景.     

分子印迹表面增强拉曼散射传感器的构建与应用

分子印迹表面增强拉曼散射(MI-SERS)传感器,将具有构效预定性、识别特异性和应用普遍性的分子印迹聚合物(MIPs)作为识别元件,结合表面增强拉曼散射(SERS)光谱检测技术的指纹识别、无损、高灵敏和快速的优良特性,提高了传感器的分析性能,为复杂基质痕量分析提供了新方法. MI-SERS传感器凭借高效、精确、无损等成为新兴的研究热点,在环境监测、食品安全、生物医药等领域显示了广阔的发展前景.本文综述了MI-SERS传感器构建与应用的新进展.首先,介绍了基本的传感机理,以及根据使用场景、操作过程和检测模式进行的结构分类.然后,从MIPs制备策略和SERS基底改良入手,阐述了提高传感器性能的印迹策略和条件优化方法,并探讨了传感器的即时检验应用.最后,提出了MI-SERS传感器在稳定性、增强机理、普适性、绿色可持续性方面可能面临的挑战,展望了其构建和应用前景.     

诱导抗肿瘤反应的肿瘤抗原的鉴定及应用

肿瘤抗原[1](tumor antigen)的存在与发现是肿瘤免疫治疗的基础,在肿瘤免疫反应、免疫耐受、肿瘤标志物检测、肿瘤免疫治疗等方面的作用和应用前景越来越受到人们的关注.本文阐述了近年来肿瘤抗原的研究进展.     

终端等重同位素标记串级质谱定量技术:高通量、高准确度的肿瘤标志物筛查新方法

癌症的攻克和预防需要更为灵敏和特异的早期诊断和术后控制标志物.基于生物质谱的定量蛋白质组学技术由于灵敏度高、分析速度快、通量高,在肿瘤标志物的筛查中得到了广泛的应用.终端等重同位素标记串级质谱定量方法,通过对肽段的N端和C端进行互补的同位素标记产生等重标记的肽段,在一级质谱中呈现相同的质荷比,而在串级质谱中产生碎片离子对用于蛋白质的定性和定量.该方法以其简单的操作、高准确度和高通量的优势为生物标志物的发现提供了多种新的思路,为肿瘤标志物筛查提供新的手段.本文综述了终端等重同位素标记串级质谱定量方法的最新发展及其在生物标志物研究中的应用.     

循环血中肿瘤标志物检测的进展及其临床意义

肿瘤标志物 (tumormarker)是指由肿瘤组织产生的存在于肿瘤组织 ,或分泌至血液或其他体液 ,或因肿瘤组织刺激 ,由宿主细胞产生而含量明显高于正常参考值的一类物质 .随着医学的发展 ,近年来出现了许多通过循环血中的肿瘤标志物及其活性来诊断恶性肿瘤的新方法 ,如 :端粒酶活性、性激素受体、特异性mRNA、谷胱甘肽转移酶 μ基因、rDNA转录活性、血粘附分子和肿瘤相关基因及其表达产物等 .这些肿瘤标志物为肿瘤的诊治提供了有价值的信息     

壳隔离纳米颗粒增强拉曼光谱方法

<正>表面增强拉曼散射(SERS)是一项强有力的光谱探测技术,相对于单分子荧光光谱,它可以提供非破坏性、超灵敏、单分子水平的探测信息.可是,基于银、金、铜等金属衬底实现拉曼效应对表面粗糙和纳米颗粒形状的需求,限制了SERS的实际应用.一些方法扩展了这项技术可针对更广泛的衬底,最为显著的是探针增强拉曼光谱探测方法(TERS).利用该项技术,需探测物质可以位于一般衬底上,衬底上的纳米金探针起到了拉曼信号放大器的作用。     

端粒、端粒酶及其与肿瘤的关系

端粒酶是由RNA链及其结合的蛋白成分共同组成的核糖核蛋白复合物 ,实质上是一种逆转录酶 .端粒酶激活与恶性肿瘤的发生、发展关系密切 ,是恶性肿瘤已知的特异性最强的生物标志物 .端粒酶活性在肿瘤的早期诊断以及预后评估中均有潜在价值 ,有可能成为一个灵敏的临床检测指标 .端粒酶抑制剂可能有特异性抑制肿瘤细胞生长 ,发挥抗肿瘤作用     

一维微流控微珠阵列芯片用于肿瘤转移相关基因表达谱检测

基于一维微流控微珠阵列芯片, 通过在微珠表面进行核酸功能化修饰, 发展了一种新型的肿瘤转移相关基因检测平台. 该芯片灵敏度高(DNA检测下限为0.02 nmol/L), 无需扩增即可直接对多种基因mRNA进行同时检测. 以来源于同一病人大肠腺癌的原发癌和转移癌细胞为研究对象, 成功地对两种癌细胞中多个肿瘤转移相关基因转录水平的表达进行了检测, 并用RT-PCR验证了该芯片的检测结果. 结果表明, 该芯片具有样品及试剂消耗极小、灵敏度高、分析速度快、成本低等优点, 并且可以实现高通量分析, 在肿瘤转移早期诊断及机理研究等方面具有重要的应用价值.     

钯纳米粒子体系中的近场耦合与SERS效应

利用广义米氏散射理论(Generalized Mie)从理论上系统研究了球形钯纳米粒子二聚体的线性光学性质及其表面增强拉曼散射效应. 计算表明, 粒子间的近场耦合效应对粒子对的吸收、散射和消光光谱影响显著, 其表面等离子体激元共振峰的位置随粒子间隔的变小而显著红移. 在耦合效应和尺寸效应的共同作用下, 钯纳米粒子二聚体中“热点”位的最大SERS增强因子可达到107~108, 表面平均SERS增强因子可达105~106. 通过对远场和近场的对比研究, 发现消光谱与粒子间的近场增强谱的谱型大致相同, 但消光谱的极值峰位与SERS的最大增强峰位之间存在一定的偏离, 这显示了表面等离子激元共振对远场和近场的不同影响, 我们对此进行了讨论. 相关结果对揭示远场与近场的关联性及探索过渡金属体系中表面增强散射的电磁场增强机理有较重要的科学意义.     

镍电极的表面增强拉曼散射机理初探

采用二维阵列椭球模型对镍金属的表面增强拉曼散射（SERS）机理进行分析，讨论了镍电极特别是具有有序纳米结构的镍电极在0.6～4.0eV的入射光子能量范围的SERS行为，并着重分析了纳米粒子的形状对其SERS电磁增强因子的影响，计算表明，经过合适的表面粗糙后的镍电极能产生约10^2～10^4的增强因子，镍体系与典型的、具有强SERS活性的银金属相比，其SERS行为无明显的表面等离子体共振特性，避雷针效应在电磁场增强机理的贡献方面起着决定性作用，该理论分析与实验结果可较好地吻合，对制备和发展高SERS活性的过渡金属基底具有一定的指导意义。     

微孔板化学发光酶免疫分析法定量检测肿瘤标志物CA72-4的方法学研究

建立了一种高灵敏、高特异检测人血清中肿瘤标志物CA72-4的微孔板化学发光酶免疫分析法. 采用双抗体夹心反应模式, 以过氧化氢(H₂O₂)-鲁米诺(luminol)化学发光体系作为检测体系, 以辣根过氧化物酶作为标记物, 测定简便、快速. 对几种物理化学参数, 如温育条件、抗体包被条件、酶标记物稀释度和发光反应时间进行了考察和优化. 结果显示方法的线性范围为0～200 U/mL, 相关系数0.9995, 检出限为0.18 U/mL, 批内、批间变异均小于10%. 检测CA72-4的临床低值血清回收率为98.5%, 高值血清回收率为101.3%, 显示了良好的准确性. 与人体血清中常见肿瘤标志物甲胎蛋白(AFP), 癌胚抗原(CEA), CA24-2, CA19-9, CA15-3无明显交叉. 为了验证该法用于构建临床诊断试剂盒的可行性, 对所用试剂进行了37℃下的7 d热稳定性考察, 各技术指标与4℃放置7 d无明显差异. 对50例临床血样进行了测定, 并与进口酶联诊断试剂盒测值呈良好相关(r² = 0.9383). 这些结果均表明该方法稳定、可靠、实用, 可以满足商品化试剂盒的开发, 在临床CA72-4检测及癌症辅助诊断中具有较高的应用价值.     

用表面增强拉曼散射探测Bi~(3+)离子对表面络合物的作用

络合物在金属表面上的形成是一个基本而又重要的过程。对表面络合物相应结构的阐述,无论对于固液界面性质的研究,还是固体表面化学反应、表面相变及催化机理等方面的研究,都有着广泛的实际意义。表面增强拉曼散射(surface-enhanced raman scattering,简写SERS)自发现以来,由于其高灵敏度和易检测等优点,已经成为研究和实时监测表面上分子振动光谱的有力工具。用SERS研究络合物及金属表面形成的络合物也有一些报     

电位平均SERS技术研究物种在整个吸附电位区间的行为

表面增强拉曼散射(SERS)技术是原位研究电化学界面结构的重要谱学工具,但是SERS技术存在一严重的不足之处,即无法在表面物种的整个吸附电位区间定量(半定量)地研究其覆盖度与电极电位的关系。例如,要获得SCN~-弱吸附在银电极上(在电位负于—0.9Vvs SCE的区间)的SERS信号十分困难,尽管电化学测试表明,在此电位区间     

制备蛋白A单分子膜层装配抗体构建肿瘤标志物检测芯片

免疫分析方法主要依赖于固定在固相基底上的抗体对相应抗原的特异性识别, 抗体在固相基底上固定后最大程度保持生物学活性是设计免疫分析方法的关键技术. 本研究利用在疏水性硅基底表面制备蛋白A单分子膜层可以特异结合抗体的Fc端, 进而实现对抗体的定向化装配, 进一步构建格式化阵列用于肿瘤标志物检测. 研究结果表明, 制备的蛋白A单分子膜层的厚度为1.8±0.6 nm, 抗体可以经蛋白A单分子膜层实现定向化装配, 由此设计的传感阵列检测肿瘤标志物甲胎蛋白(alpha-fetoprotein, AFP)可以实现1.0 ng/mL的灵敏度, 血清检测结果与电化学法(ECLIA)测定进行统计学检验没有显著性差异(P>0.05).     

肿瘤的液体活检研究进展

癌症是影响人类寿命的主因之一。与临床上常用的组织活检技术相比,液体活检作为癌症的一种检测手段,具有非侵入性、准确性高、取样简便、价格低廉等多种显著优势。液体活检在多种癌症,包括肺癌、宫颈癌、前列腺癌等的早期检测、动态监测和靶向治疗上均表现出很大的潜力,为癌症的检测和治疗提供了新的技术手段和研究思路。液体活检常常采用循环肿瘤DNA、循环肿瘤细胞和外泌体作为检测癌症病程的标志物,以PCR、NGS、ELISA等生命科学研究中常用的技术为基础方法,利用多种指标作为评判癌症病程的依据。文章综述了循环肿瘤DNA、循环肿瘤细胞和外泌体作为肿瘤液体活检标志物的检测原理,以及它们在临床应用方面近5年的研究进展。     

纳米结构对稀土离子及分子类发光中心荧光性质的调控

无论是对有机荧光分子还是稀土离子掺杂的纳米发光体系,其荧光调控和探测灵敏度的不断提高是基础和应用研究者一直关注的焦点.在发展传统的调控理论和技术的同时,以金属纳米结构为载体的表面等离激元和"热点"增强区域的形成,为荧光调控和增强研究提供了新的机遇.本文针对稀土离子掺杂纳米材料和有机分子发光体系,阐述常见的荧光调控途径,并就金属纳米结构相关的表面增强荧光效应及其现状进行讨论,开拓实现高效荧光调控的思路.通过探索荧光调控的机理和技术路线,以期引发对光谱增强和荧光调控基本理论和技术发展的深入思考和探索.