Chemical Engineering Journal | 戴建君/鞠艳敏团队开发检测低浓度肿瘤标志物的比率荧光生物传感器

近日，中国药科大学戴建君/鞠艳敏团队在学科顶尖期刊Chemical Engineering Journal上发表最新研究成果“Dual signal output ratiometric biosensor platform with regulable nanofiber-mediated signal amplification strategy for ultrasensitive detection of tumor biomarker”。药学院硕士研究生张士薄为本论文第一作者。药学院戴建君教授、鞠艳敏副研究员和广东省湛江中心人民医院张东慧助理研究员为本文的共同通讯作者。中国药科大学为第一通讯单位。

癌症严重威胁着人类的健康和生命，癌症早期诊断有利于实现疾病“早发现、早治疗”，可显著提高患者的存活率。肿瘤生物标志物是人体排出的与肿瘤疾病密切相关的特定分子，可对癌症进行有效诊断。然而，在疾病的早期阶段，人体体液中仅存在痕量水平的生物标志物。因此，开发快速、灵敏的检测方法对癌症的早期诊断具有重要意义。

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针对上述问题，研究团队开发了一种基于新型信号放大策略的比率荧光生物传感器FEPN-RFB，用于检测血清样本中的肿瘤标志物甲胎蛋白（Alpha-fetoprotein, AFP）。研究发现，两亲肽自组装形成的纳米纤维能富集Apt-TAMRA实现荧光信号放大，且两亲肽中氨基个数是影响信号放大的关键因素。为了尽量降低背景信号和系统稳定性的影响，研究人员设计了具有荧光发射和猝灭双特性的CQDs@MIL-101，其展现出优异的核酸吸附性能，由于存在荧光共振能量转移现象，可猝灭AA2的荧光。当存在目标物AFP时，AA2与AFP的强亲和力使AA2从CQDs@MIL-101表面脱离，其荧光恢复。因此，报告信号AA2与参比信号CQDs@MIL-101可形成比率荧光体系，根据AA2和CQDs@MIL-101的荧光强度可计算出AFP浓度。该生物传感器FEPN-RFB检出限达到0.28 ng/mL，与未使用新型信号放大策略相比，检出限降低了30倍。在真实血液样本的AFP检测中，FEPN-RFB与临床上使用的化学发光免疫分析法检测结果一致，展现了优良的应用潜力。该新型信号放大策略为开发具有高灵敏度的检测方法提供了思路。

近年来，研究团队在人畜共患疾病和药物残留等方向的快速检测领域开展了系列研究工作，并取得了一些研究成果。报道了一体化的荧光和比率比色纳米生物传感器，能同时检测乳制品中的多种危害因子，可提高食品药品日常监测效率（Sensors & Actuators B: Chemical 2023, 374, 132816）。同时，还开发了一种非捕获抗体依赖的新型侧向流动免疫层析法用于病原微生物的即时检测，利用巯基苯硼酸替代捕获抗体修饰胶体金，与传统双抗夹心法相比，检出限降低了1000倍（Analytical Chemistry 2022, 94, 4277-4285; Chemical Engineering Journal 2023, 451, 139021）。