国家重大科学研究计划项目“生物医学纳米材料对血细胞作用的研究”工作进展与讨论

生物纳米探针对血液恶性肿瘤细胞的体外作用与检测研究

南京大学 朱俊杰 教授


基于共敏化信号放大的新型光电化学免疫分析对IL-6的高灵敏检测

IL-6是一种炎前细胞因子,它在炎症反应中有伴有重要的角色。在正常人的血清中IL-6的含量在10-75 pg/mL之间。当个体患相关疾病后,IL-6在血清中的含量将升高。甚至,血清中高含量的IL-6与一些癌症也紧密相连,如白血病、乳腺癌、前列腺癌。因此对IL-6含量的测定对早期诊断、临床观察、及相关药物开发具有重要指导作用。本工作基于TiO2/CdS/CdSe共敏化结构,构建了一种高灵敏检测人体白介素-6(IL-6)的光电化学免疫分析方法。首先在TiO2/CdS光电化学电极表面固定IL-6抗体构成传感电极。IL-6抗原的检测采用竞争法,即利用IL-6与IL-6–CdSe的体积差异实现与电极表面固定的IL-6抗体的竞争性特异结合。结果表明所设计的传感器具有高灵敏度,主要原因在于通过IL-6–CdSe连接体引入CdSe后,不仅使传感电极的吸光范围扩展到白光的长波段,同时TiO2、CdS、CdSe三种材料的价带及导带具有逐级结构,实现了电子-空穴的超快传递。此外,CdSe的加入也抑制了CdS导带上的电子与溶液中的AA+复合,进一步提升了光电响应值。此外,该传感器还具有良好的重复性、特异性及稳定性。本工作体现了共敏化信号放大策略在光电化学生物分析领域的潜在应用前景,同时也为光电化学免疫分析提供了一种新颖的检测平台。


Scheme 1 . Fabrication procedure of the photoelectrochemical immunosensor.

多重信号放大光电传感平台用于慢性髓性白血病药物疗效的评估

慢性髓性白血病(CML)是一种与造血干细胞相关的恶性克隆型疾病。针对这种疾病,目前最有效的治疗手段是骨髓移植,但是骨髓配型成功率很低,且手术费用昂贵,使其应用得到了很大的限制。因此,在骨髓移植手术之外,仍然需要有效的药物对疾病进行控制和治疗,而有效的药物评估体系也是必需的。基于此,我们设计了一种新型的肿瘤药物评估体系,该体系依托于一个具有多重信号放大功能的光电传感平台,能够有效监测肿瘤细胞凋亡时产生的标志性产物caspase-3的活性,从而对药物疗效进行一定的评估。为了构建该传感平台,我们合成了 Mn:CdS@ZnS核壳纳米材料,并作为光电极基底材料,提供稳定灵敏的光电信号输出。接着我们将可被caspase-3特异性剪切的多肽(具有天冬氨酸残基和生物素结构)和连接有亲和素的碱性磷酸酶(ALP-SA)依次修饰在电极上。在光照条件下,ALP可以将光电基底溶液中的L-抗坏血酸-2-磷酸(AAP)转化为更加优异的电子给体抗坏血酸(AA),并生成更强的光电信号,而caspase-3活性的大小则与光电信号强度成反比。利用该传感平台,我们以K562细胞为模型,成功评估了抗白血病药物nilotinib的疗效,结果表明,nilotinib可以有效诱导K562细胞发生凋亡。该传感平台在研究过程中展现了良好的灵敏度、稳定性和重复性,并可以用于其他抗肿瘤药物疗效的评估。