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纳米生物传感器在肿瘤标志物检测中的应用

2021/12/8 14:07:15      点击:

纳米生物传感器在肿瘤标志物检测中的应用

目前对肿瘤的早期检测方法存在不同程度的不足,传统细胞学检查和经过改进得到的超薄液基细胞技术等利用染色后癌细胞形态会和正常细胞存在显著的差异而进行检测,存在检出率低并难以提升的缺陷;pH敏感荧光探针技术无法为所有类型的癌细胞找到合适pH值的探针分子;超宽带微波检测技术虽能判断肿瘤的位置及大小,但由于图像分辨率较低,存在不能精细分辨肿瘤内部结构的缺陷。近年来,随着电化学生物传感器的发展,利用其进行肿瘤标志物水平的测定成为肿瘤早期筛查、诊断的重要手段之一。       

肿瘤标志物是可以在血液、尿液或组织中存在的一类物质,其在肿瘤发生及发展的过程中产生及变化,其类别和浓度可表明不同肿瘤的发生及进展程度。甲胎蛋白(AFP)存在于胎儿时期,随着胎儿的出生其水平下降,健康人群AFP水平<5μg/L,水平升高常见于肝癌及生殖系统肿瘤;癌胚抗原(CEA)是一种重要的肿瘤相关抗原,存在于胚胎胃肠黏膜上皮细胞和一些恶性组织的细胞表面,健康人群血清 CEA 水平 <30 μg/L70%~90% 的结肠腺癌患者CEA 呈高度阳性,且其水平在胃癌、胰腺癌、小肠腺癌及肺癌等肿瘤中也会出现升高的现象;糖类抗原19-9CA19-9)升高常见于胰 腺癌、胃癌、结肠癌、直肠癌及胆囊癌中;microRNA-21miRNA21miR-21)在结肠癌、肺癌、肝癌、前列腺癌、肾细胞癌和神经胶质瘤等癌症中异常增高,且在肿瘤细胞的增殖、侵袭、迁移和凋亡中发挥至关重要的作用;胃泌素释放肽前体(ProGRP)是一种新的小细胞肺癌标志物;非小细胞肺癌相关抗原(CYFRA21-1)是非小细胞肺癌标志物;糖类抗原125CA125)升高则主要见于卵巢癌和子宫内膜癌中;另外,还有人绒毛膜促性腺激素(HCG)、前列腺特异性抗原(PSA)、糖类抗原15-3CA15-3)、神经元特异性烯醇化酶(NSE)、人附睾蛋白4HE4)等肿瘤标志物,在各类肿瘤检测中均具有指向性。

       随着电化学生物传感器的发展及在肿瘤早期诊断中的广泛应用,肿瘤检测技术在保证灵敏度和准确度的同时越来越趋向于快速和便携。近年来,新的纳米材料得到不断应用,新的修饰技术也在不断出现,纳米材料用于肿瘤标志物检测中也有了快速的发展。纳米粒子具有较大的比表面积、较强的吸附能力和良好的定向能力,其组装电化学生物传感器具有较高的灵敏度和稳定性。纳米材料修饰的电化学生物传感器具有检测灵敏度及特异度高、操作简单、抗干扰性强及携带方便等优点,已成为新的研究热点。用于生物传感的纳米材料有碳纳米材料(碳纳米管、石墨烯和炭黑)、纳米金、DNA 生物纳米传感结构及一些聚合物材料等。相比传统的生物传感,纳米生物传感器具有更好的灵敏度、高通量和重复性。各种纳米技术和纳米材料的应用,也将更有利于生物传感器的小型化、微型化、可携带、可穿戴等,从而发展出针对肿瘤诊疗更多、更先进的传感模式。