一种用于检测结直肠癌前病变生物标志物的SERS传感器的制备方法、产品及应用与流程

专利2026-06-10  5


本发明涉及生物,特别涉及一种用于检测结直肠癌前病变生物标志物的sers传感器的制备方法、产品及应用。


背景技术:

1、结直肠癌(crc)是胃肠道领域最为常见的恶性肿瘤之一。由于其早期症状的不显著性,crc很容易被患者忽视,导致多数患者在确诊时已处于疾病晚期。crc的高发病率与死亡率对人类生命健康构成了重大威胁。因此,早期发现并干预癌前病变对于提高crc患者的生存率具有至关重要的意义。当前,尽管结肠镜检查等传统方法在crc诊断中占据重要地位,但其侵入性、操作复杂性以及患者可能产生的不适感,限制了这些方法在普通人群中的大规模普及与应用。鉴于此,多靶点粪便dna检测作为近年来新兴的一种无创crc筛查手段,凭借其无创、无痛、安全便捷的优势,已经得到了广泛应用。然而,该方法仍面临成本高昂和特异性不足等挑战。为了克服这些局限性,当前研究正致力于探索新型crc生物标志物及诊断工具。例如,lee等人开发了一种基于核异质核糖核蛋白a1(hnrnpa1)的表面等离子体共振生物传感器,并将其应用于结直肠癌血浆样本的分析。此外,沈的团队发现s100钙结合蛋白p(s100p)在crc患者组织中表达升高,且与crc的侵袭性和转移性密切相关。

2、蛋白质生物标记物的检测方法已广泛见诸报道,涵盖了酶联免疫吸附试验(elisa)、免疫组织化学(ihc)以及质谱分析等。然而,这些方法存在操作复杂、准确性差等缺点,不适合大规模样本分析。表面增强拉曼光谱(sers)是一种基于振动的指纹光谱技术,具有极高的灵敏度和准确性。sers可利用表面纳米结构和表面等离子体共振效应增强原本微弱的拉曼信号,从而实现对痕量化合物的精确检测。sers具备不受水干扰、响应速度快、无损分析等优点,在体液检测和分析领域具有巨大潜力。与传统的需要两个孵育周期的“三明治夹心策略”相比,sers技术与适配器识别-释放检测策略相结合,具有特异性高、亲和力强、成本低、操作简单快捷等优点,在蛋白质生物标记物的检测中受到广泛关注。

3、尽管sers在蛋白质生物标记物检测领域已显示出巨大潜力,但由于样品消耗量大、检测过程重现性差等缺点,其临床应用受到很大限制。如何制备结构稳定、热点密集、分布均匀的sers基底是目前亟待解决的难题。au/sno2纳米环阵列(au/sno2 nras),以其大小均匀、规则排列、紧密接触的环状结构为特点,凭借其粗糙的表面和颗粒间狭窄的纳米间隙,在sers增强效应上展现出了高强度和高重现性的显著优势。微阵列芯片作为一种集成化的芯片平台,以其高通量、低样品消耗、高安全性、结构小巧便携等优点,为简单快速的样品检测提供了可能。近年来,sers技术与芯片的结合越来越受到研究者的关注,为生物检测和医学诊断等领域注入了新的活力。


技术实现思路

1、基于上述内容,本发明目的在于提供一种用于检测结直肠癌前病变生物标志物的sers传感器的制备方法、产品及应用。

2、为了实现上述目的,本发明提供以下技术方案:

3、本发明技术方案之一,一种用于检测结直肠癌前病变生物标志物的sers传感器的制备方法,包括以下步骤:

4、将含ps微球的sncl4溶液、正己烷和无水乙醇混合后,通过液-液界面自组装法得到ps球单层膜;

5、将所述ps球单层膜依次进行退火处理、金磁控溅射处理,得到纳米环阵列;

6、将拉曼信号分子4-mba和适配体互补链cdna1通过au-s键耦合修饰至金纳米立方体表面,得到sers纳米探针1;将拉曼信号分子dtnb和适配体互补链cdna2通过au-s键耦合修饰至金纳米立方体表面,得到sers纳米探针2;

7、在所述纳米环阵列表面修饰适配体链h,所述sers纳米探针1和sers纳米探针2与所述适配体链h中的互补碱基相结合,固定于所述纳米环阵列上,得到所述sers传感器;

8、所述适配体链h为h1和h2;所述h1的序列如seq id no.1所示;所述h2的序列如seqid no.2所示;所述cdna1的序列如seq id no.3所示;所述cdna2的序列如seq id no.4所示。

9、本发明技术方案之二,一种由上述制备方法制备得到的用于同时检测结直肠癌前病变生物标志物hnrnpa1和s100p的sers传感器。

10、本发明技术方案之三,一种sers微阵列芯片,将上述sers传感器嵌入到pdms芯片中得到。

11、本发明技术方案之四,一种上述sers微阵列芯片在非疾病诊断治疗目的同时检测结直肠癌前病变生物标志物异质性胞核核糖核蛋白a1(hnrnpa1)和重组人s100钙结合蛋白p(s100p)中的应用。

12、本发明公开了以下技术效果:

13、本发明制备的纳米环阵列(au/sno2 nras阵列)具有结构稳定、排列规则、热点致密及分布均匀等优点,并且可以大规模制备。

14、本发明制备的sers微阵列芯片具备灵敏度高、特异性强、操作简单、检测速度快且通量高等优势。

15、本发明制备的sers微阵列芯片具备优异的稳定性、突出的特异性和良好的重现性,为crc的早期发现、及时干预和治疗提供了强有力的技术支持。



技术特征:

1.一种用于检测结直肠癌前病变生物标志物的sers传感器的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:

2.根据权利要求1所述的用于检测结直肠癌前病变生物标志物的sers传感器的制备方法,其特征在于,所述含ps微球的sncl4溶液、正己烷和无水乙醇的体积比为6:2:2;所述含ps微球的sncl4溶液中ps微球的含量为1mg/ml。

3.根据权利要求1所述的用于检测结直肠癌前病变生物标志物的sers传感器的制备方法,其特征在于,得到所述ps球单层膜后,还包括使用亲水化处理过的硅片将所述ps球单层膜进行转移的步骤。

4.根据权利要求1所述的用于检测结直肠癌前病变生物标志物的sers传感器的制备方法,其特征在于,所述退火处理的温度为400℃,时间为2h;所述金磁控溅射处理的溅射时间为8分钟,电流为30ma,等效沉积厚度为180nm。

5.根据权利要求1所述的用于检测结直肠癌前病变生物标志物的sers传感器的制备方法,其特征在于,所述金纳米立方体由种子生长法制备得到;所述种子生长法的具体步骤为:

6.根据权利要求1所述的用于检测结直肠癌前病变生物标志物的sers传感器的制备方法,其特征在于,将拉曼信号分子4-mba和适配体互补链cdna1通过au-s键耦合修饰至所述金纳米立方体表面,得到sers纳米探针1的具体步骤为:

7.根据权利要求1所述的用于检测结直肠癌前病变生物标志物的sers传感器的制备方法,其特征在于,在所述纳米环阵列表面修饰适配体链h,所述sers纳米探针1和sers纳米探针2与所述适配体链h中的互补碱基相结合,固定于所述纳米环阵列上,得到所述sers传感器的具体步骤为:

8.一种权利要求1-7任一项所述制备方法制备得到的用于检测结直肠癌前病变生物标志物的sers传感器。

9.一种sers微阵列芯片,其特征在于,将权利要求8所述的sers传感器嵌入到pdms芯片中得到。

10.一种权利要求9所述的sers微阵列芯片在非疾病诊断治疗目的同时检测结直肠癌前病变生物标志物hnrnpa1和s100p中的应用。


技术总结
本发明提供了一种用于检测结直肠癌前病变生物标志物的SERS传感器的制备方法、产品及应用,属于生物技术领域。本发明首先利用液‑液界面自组装法、退火处理、金磁控溅射处理得到纳米环阵列,之后将拉曼信号分子及适配体互补链通过Au‑S键耦合修饰至金纳米立方体表面,以制备两种SERS纳米探针;在纳米环阵列表面修饰适配体链,SERS纳米探针与适配体链中的互补碱基相结合,固定于纳米环阵列上,构建了SERS传感器。本发明将SERS传感器嵌入到PDMS芯片中得到SERS微阵列芯片,其具备灵敏度高、特异性强、检测速度快且通量高等优势。

技术研发人员:秦晓纲,曹小卫,刘永霞,季洋洋,庄艳雯,谢峰
受保护的技术使用者:南通市通州区中医院
技术研发日:
技术公布日:2024/12/17
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