基本信息
- 項目名稱：
- 新型材料石墨烯在卵巢癌細胞診斷中的應用研究
- 小類：
- 生命科學
- 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胞的電化學傳感器。涉及基于石墨烯和DNA標記抗體的三明治型免疫傳感器的制法和醫(yī)學診斷應用。此傳感器不僅利用了石墨烯的電子高傳導性，而且降低了抗體標記物的高成本。在此基礎上制備的免疫傳感器還能用于其它種類細胞的檢測，用途廣泛。該傳感器靈敏度高、制備簡單，在醫(yī)學診斷中有著良好的應用前景。
- 詳細介紹：
- 我們設計制備了一種新型的電化學檢測卵巢癌SKOV-3細胞的免疫傳感器，這種傳感器集中了石墨烯生物傳感器和DNA標記物的優(yōu)點。利用石墨烯/抗體/抗原/DNA標記抗體/互補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間接測定抗原（人類卵巢癌）。通過這種方法，避免了抗體標記的需要。在雜交目標DNA之后，柔紅霉素活化了示差脈沖伏安信號，能測出鳥嘌呤氧化還原所產生的電流，借此實現人類卵巢癌SKOV-3細胞的檢測。在此基礎上，只要改變抗體種類，即可檢測出對該抗體有特異性吸附的腫瘤細胞。這種方法在臨床應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
設計、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點、技術關鍵和主要技術指標
- 自2000年6月27日公布解開人類基因圖譜后，研究發(fā)現所有生命的發(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致的。因此，基因診斷在癌癥診斷及治療的應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增或過表達，意味著這些患者其腫瘤的惡性程度高、發(fā)展迅速。卵巢癌細胞SKOV-3具有對HER2高表達的特性，單克隆抗體anti-HER2能夠特異性的識別細胞中的抗原。因此，本發(fā)明利用抗原抗體特異性識別，制備了一種高靈敏度、高選擇性測定卵巢癌SKOV-3細胞的電化學傳感器。 該傳感器利用石墨烯的電子高傳導性，避免了既繁瑣又昂貴的抗體標記過程，降低了傳感器制備的成本。在此基礎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胞的檢測，用途廣泛，在醫(yī)學診斷研究中有著潛在的、良好的應用前景。
科學性、先進性
- 1.石墨烯是化學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，信號的靈敏度相比于一般的材料可以提高幾個數量級以上。在一定的濃度下，石墨烯對卵巢癌細胞有生物親和性。以往所報道的將石墨烯材料應用于醫(yī)學領域的相關文獻也非常少，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、以往文獻中制備的免疫傳感器都用酶作為生物標記物，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則在空氣中相當穩(wěn)定。而且酶標記抗體的生物標記物在一般實驗室里無法合成，大多通過商業(yè)途徑獲得。而本發(fā)明中的DNA-抗體生物標記物則可通過簡單的實驗室方法制得，步驟簡單，成本低廉。
獲獎情況及鑒定結果
- 1.《空殼納米金修飾的新型DNA傳感器》 2010年 《化學學報》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年英國皇家化學學會《Analyst》雜志收錄出版 DOI: 10.1039/c1an15084g
作品所處階段
- 實驗室階段
技術轉讓方式
- 無
作品可展示的形式
- 圖片
使用說明,技術特點和優(yōu)勢,適應范圍,推廣前景的技術性說明,市場分析,經濟效益預測
- 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結合的作用，將石墨烯、抗體、抗原、生物結合體層層修飾在電極表面，達到探針DNA固定在電極表面的目的。再通過雜交反應，捕獲互補DNA，在電化學指示劑的作用下，用電化學信號間接檢測卵巢癌細胞的存在。 2.技術特點和優(yōu)勢：制備方法簡單，成本低廉，檢測方法簡單，穩(wěn)定性高 3.適應范圍：醫(yī)學分析領域 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上，制備出簡單、低價、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)療技術的發(fā)展，在癌癥的治療方面已取得了很大的進步。但直到現在，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.該電化學傳感器采用常規(guī)的電化學檢測手段，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)療領域的進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，其轉移、擴散是惡性腫瘤的重要生物學特點，也是死亡的主要原因。腫瘤的轉移是一個多步驟、多因素參與的復雜過程。據統(tǒng)計，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切除，但大部分患者在確診時已發(fā)生遠處轉移。常規(guī)的手術、化療、內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。 1. Kang 等人發(fā)明了一種葡萄糖氧化酶—石墨烯—殼聚糖修飾的傳感器。因為石墨烯較高的表面積，該電化學傳感器有助于表面目標酶的吸附。（Biosens. Bioelectron. 2009, 25, 901-905.） 2. Berry等人發(fā)明了一個新型的基于石墨烯的生物細菌混合的裝置和一個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葡萄糖生物電極，表現出石墨烯在生物傳感器上的潛在應用價值。（Biosens. Bioelectron., 2010, 25(6), 1504-1508.） 5. Chen等人證實了石墨烯與L929細胞有很好的生物兼容性，并適合生物醫(yī)藥的應用。（Adv. Mater. 2008, 20, 3557–3561.）
