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基本信息
- 項(xiàng)目名稱：
- 新型材料石墨烯在卵巢癌細(xì)胞診斷中的應(yīng)用研究
- 小類：
- 生命科學(xué)
- 大類：
- 科技發(fā)明制作A類
- 簡介：
- 本發(fā)明公開了一種用于診斷卵巢癌細(xì)胞的電化學(xué)傳感器。涉及基于石墨烯和DNA標(biāo)記抗體的三明治型免疫傳感器的制法和醫(yī)學(xué)診斷應(yīng)用。此傳感器不僅利用了石墨烯的電子高傳導(dǎo)性，而且降低了抗體標(biāo)記物的高成本。在此基礎(chǔ)上制備的免疫傳感器還能用于其它種類細(xì)胞的檢測，用途廣泛。該傳感器靈敏度高、制備簡單，在醫(yī)學(xué)診斷中有著良好的應(yīng)用前景。
- 詳細(xì)介紹：
- 我們設(shè)計(jì)制備了一種新型的電化學(xué)檢測卵巢癌SKOV-3細(xì)胞的免疫傳感器，這種傳感器集中了石墨烯生物傳感器和DNA標(biāo)記物的優(yōu)點(diǎn)。利用石墨烯/抗體/抗原/DNA標(biāo)記抗體/互補(bǔ)DNA的修飾玻碳電極，基于鳥嘌呤堿基和腺嘌呤堿基的催化氧化反應(yīng)間接測定抗原（人類卵巢癌）。通過這種方法，避免了抗體標(biāo)記的需要。在雜交目標(biāo)DNA之后，柔紅霉素活化了示差脈沖伏安信號(hào)，能測出鳥嘌呤氧化還原所產(chǎn)生的電流，借此實(shí)現(xiàn)人類卵巢癌SKOV-3細(xì)胞的檢測。在此基礎(chǔ)上，只要改變抗體種類，即可檢測出對(duì)該抗體有特異性吸附的腫瘤細(xì)胞。這種方法在臨床應(yīng)用上有著很大的潛力和光明前景。
作品圖片
作品專業(yè)信息
設(shè)計(jì)、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點(diǎn)、技術(shù)關(guān)鍵和主要技術(shù)指標(biāo)
- 自2000年6月27日公布解開人類基因圖譜后，研究發(fā)現(xiàn)所有生命的發(fā)生、成長，以及人類疾病形成的根本原因都源自于基因的調(diào)控。而癌癥的形成，更是「致癌基因」與「抑癌基因」因遺傳或受到環(huán)境中的致癌因子刺激造成基因變異而導(dǎo)致的。因此，基因診斷在癌癥診斷及治療的應(yīng)用中有及其重要的作用。目前卵巢癌的發(fā)病率呈逐年上升的趨勢，提高卵巢癌早期診斷率有助于提高患者的生存率。HER2基因是表皮生長因子(EGF)酪氨酸蛋白激酶受體家族的成員，它在20％-30％的乳腺癌患者中呈明顯擴(kuò)增或過表達(dá)，意味著這些患者其腫瘤的惡性程度高、發(fā)展迅速。卵巢癌細(xì)胞SKOV-3具有對(duì)HER2高表達(dá)的特性，單克隆抗體anti-HER2能夠特異性的識(shí)別細(xì)胞中的抗原。因此，本發(fā)明利用抗原抗體特異性識(shí)別，制備了一種高靈敏度、高選擇性測定卵巢癌SKOV-3細(xì)胞的電化學(xué)傳感器。 該傳感器利用石墨烯的電子高傳導(dǎo)性，避免了既繁瑣又昂貴的抗體標(biāo)記過程，降低了傳感器制備的成本。在此基礎(chǔ)上制備的免疫傳感器靈敏度高、制備簡單，還能用于其它種類癌細(xì)胞的檢測，用途廣泛，在醫(yī)學(xué)診斷研究中有著潛在的、良好的應(yīng)用前景。
科學(xué)性、先進(jìn)性
- 1.石墨烯是化學(xué)和生物傳感中非常有前景的材料，不同于一般材料，石墨烯整體暴露在空氣中，所有原子都在其表層上，這一特性使得它可以很有效地探測吸附分子，信號(hào)的靈敏度相比于一般的材料可以提高幾個(gè)數(shù)量級(jí)以上。在一定的濃度下，石墨烯對(duì)卵巢癌細(xì)胞有生物親和性。以往所報(bào)道的將石墨烯材料應(yīng)用于醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的相關(guān)文獻(xiàn)也非常少，該發(fā)明利用了石墨烯最大的特性——它在室溫下傳遞電子的速度比已知的任何導(dǎo)體都快，使所制得的傳感器有著高靈敏度和高選擇性。 2、以往文獻(xiàn)中制備的免疫傳感器都用酶作為生物標(biāo)記物，但是酶本身在空氣中很容易失活，非常不穩(wěn)定。相比于酶，DNA則在空氣中相當(dāng)穩(wěn)定。而且酶標(biāo)記抗體的生物標(biāo)記物在一般實(shí)驗(yàn)室里無法合成，大多通過商業(yè)途徑獲得。而本發(fā)明中的DNA-抗體生物標(biāo)記物則可通過簡單的實(shí)驗(yàn)室方法制得，步驟簡單，成本低廉。
獲獎(jiǎng)情況及鑒定結(jié)果
- 1.《空殼納米金修飾的新型DNA傳感器》 2010年 《化學(xué)學(xué)報(bào)》雜志收錄出版, DOI: CNKI:SUN:HXXB.0.2010-07-014 2. 《A novel electrochemical DNA biosensor based on graphene and polyaniline nanowires》 2011年荷蘭Elsevier Science公司《Electrochimica Acta》雜志收錄出版, DOI: 10.1016/j.electacta.2010.12.034 3.《A DNA biosensor based on a graphene paste electrode modi?ed with Prussian blue and chitosan》 2011年英國皇家化學(xué)學(xué)會(huì)《Analyst》雜志收錄出版 DOI: 10.1039/c1an15084g
作品所處階段
- 實(shí)驗(yàn)室階段
技術(shù)轉(zhuǎn)讓方式
- 無
作品可展示的形式
- 圖片
使用說明,技術(shù)特點(diǎn)和優(yōu)勢,適應(yīng)范圍,推廣前景的技術(shù)性說明,市場分析,經(jīng)濟(jì)效益預(yù)測
- 1.本發(fā)明利用抗原抗體特異性吸附、羧基氨基和磷酸基氨基共價(jià)結(jié)合的作用，將石墨烯、抗體、抗原、生物結(jié)合體層層修飾在電極表面，達(dá)到探針DNA固定在電極表面的目的。再通過雜交反應(yīng)，捕獲互補(bǔ)DNA，在電化學(xué)指示劑的作用下，用電化學(xué)信號(hào)間接檢測卵巢癌細(xì)胞的存在。 2.技術(shù)特點(diǎn)和優(yōu)勢：制備方法簡單，成本低廉，檢測方法簡單，穩(wěn)定性高 3.適應(yīng)范圍：醫(yī)學(xué)分析領(lǐng)域 4.癌癥的早期診斷是癌癥研究的瓶頸，本發(fā)明在借鑒以往的基礎(chǔ)上，制備出簡單、低價(jià)、高靈敏的免疫傳感器。有效地解決了癌癥檢測靈敏度差的問題，并使該傳感器的穩(wěn)定性有了大幅度的提高。 5.每年癌癥在全球致死約700萬人，隨著醫(yī)療技術(shù)的發(fā)展，在癌癥的治療方面已取得了很大的進(jìn)步。但直到現(xiàn)在，我們還是沒能找到完全攻克癌癥的辦法。因此癌癥的早期診斷是人類共同努力的方向。 6.該電化學(xué)傳感器采用常規(guī)的電化學(xué)檢測手段，檢測靈敏度高、選擇性好，且制備步驟簡單，降低原材料成本和檢測成本，能為癌癥醫(yī)療領(lǐng)域的進(jìn)一步研究提供多樣化的延伸。
同類課題研究水平概述
- 卵巢惡性腫瘤是女性生殖系統(tǒng)三大惡性腫瘤之一，其轉(zhuǎn)移、擴(kuò)散是惡性腫瘤的重要生物學(xué)特點(diǎn)，也是死亡的主要原因。腫瘤的轉(zhuǎn)移是一個(gè)多步驟、多因素參與的復(fù)雜過程。據(jù)統(tǒng)計(jì)，在美國，2004年約256OO例新發(fā)卵巢癌病例中，就有16100例卵巢癌患者死亡。卵巢癌在中國發(fā)病率也逐年增高。雖然根治卵巢癌的根本方法是早期手術(shù)切除，但大部分患者在確診時(shí)已發(fā)生遠(yuǎn)處轉(zhuǎn)移。常規(guī)的手術(shù)、化療、內(nèi)分泌治療均難以明顯延長這些患者的生存期，而基因治療是近年來研究的熱點(diǎn)。 1. Kang 等人發(fā)明了一種葡萄糖氧化酶—石墨烯—?dú)ぞ厶切揎椀膫鞲衅?。因?yàn)槭┹^高的表面積，該電化學(xué)傳感器有助于表面目標(biāo)酶的吸附。（Biosens. Bioelectron. 2009, 25, 901-905.） 2. Berry等人發(fā)明了一個(gè)新型的基于石墨烯的生物細(xì)菌混合的裝置和一個(gè)具有極好的敏感性的DNA基因混合裝置。（Nano Lett., 2008, 8(12), 4469-4476.） 3. Huang等人用帶有羧基的石墨烯所修飾制備成的傳感器，能同時(shí)檢測基因中的腺嘌呤和鳥嘌呤。（Colloids and Surfaces B: Biointerfaces 2011, 82(2), 543-549.） 4. Shan 等人制備了基于石墨烯的電化學(xué)葡萄糖生物電極，表現(xiàn)出石墨烯在生物傳感器上的潛在應(yīng)用價(jià)值。（Biosens. Bioelectron., 2010, 25(6), 1504-1508.） 5. Chen等人證實(shí)了石墨烯與L929細(xì)胞有很好的生物兼容性，并適合生物醫(yī)藥的應(yīng)用。（Adv. Mater. 2008, 20, 3557–3561.）
