新型纳米荧光探针用于检测肿瘤细胞,龙亿涛等
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在国家自然科学基金的大力支持下,山东师范大学化学化工与材料科学学院、分子与纳米探针教育部重点实验室唐波教授课题组在肿瘤细胞检测成像方面取得重要进展,相关研究成果作为内封面文章发表在近期《德国应用化学》上 。该课题组基于金纳米粒子设计了一种多色纳米荧光探针,实现了活细胞内三种肿瘤标志物的同时检测和成像。

龙亿涛等肿瘤分子标志物单细胞逐层成像获新进展

该纳米探针是一支直径50纳米,外面包银的光纤,并传导一束氦-镉激光。它的尖部贴有可识别和结合BPT的单克隆抗体。325纳米波长的激光将激发抗体和BPT所形成的分子复合物产生荧光。此荧光进入探针光纤后,由光探测器接收。该探针成功用于区分乳腺癌细胞、肝癌细胞和正常的乳腺细胞、肝细胞,并能评估肿瘤标志物在细胞中的不同表达水平。相比较传统的单一标志物检测,该方法可以有效避免可能出现的“假阳性”结果,从而提高癌症早期诊断的可靠性。

肿瘤分子标志物的存在或表达变化是研究肿瘤发生、发展以及调控机制的重要基础。通过对不同肿瘤分子标志物表达进行检测,可以帮助肿瘤的诊断、分类、预后以及治疗。华东理工大学化学学院龙亿涛教授科研小组在肿瘤分子标志物单细胞逐层成像研究方面取得了突破性进展,相关研究成果日前已在线发表于《德国应用化学》。

恶性肿瘤是严重危害人类健康的重大疾病之一,吸烟、饮酒、饮食不当等都是恶性肿瘤出现的因素。目前已成为人类死亡的主要原因,并且其发病率呈逐年上升的趋势。若能早期发现肿瘤并及时治疗,可大大提高肿瘤的治愈率。因此,对于肿瘤的早期检测和诊治已成为各国科学家关注的热点。为了实现肿瘤早期诊治,目前研究大多集中于检测活细胞内一种肿瘤标志物,这可能会带来“假阳性”结果。因为一些肿瘤标志物不但在癌细胞中表达,在正常细胞中也会表达,所以同时检测活细胞中多种肿瘤标志物的表达有非常重要的意义。到目前为止,国际上还没有实现活细胞中三种或者三种以上肿瘤标志物的同时检测和成像。

肿瘤分子标志物是肿瘤细胞的特有产物,是一类可反映肿瘤存在的化学类物质,包括肿瘤抗原、糖类抗原、酶、蛋白等,分布在肿瘤细胞的不同部位,有些位于细胞表面,有些位于细胞质内。发展单细胞层面肿瘤分子标志物的复合成像策略,特别是针对分布于细胞膜和细胞质等不同位置肿瘤分子标志物的逐层解析方法,对肿瘤细胞检测及其生理过程分析具有重要意义。

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针对从细胞表面到细胞质内多层次不同肿瘤分子标志物的复合成像分析这一问题,研究人员设计了一种可层层解析细胞表面肿瘤标志聚糖以及细胞质内肿瘤标志分子的复合等离子体纳米探针。该探针以金纳米粒子为基底,表面功能化可特异性识别细胞膜肿瘤标志聚糖的荧光分子,同时将荧光标记的可靶向识别细胞内肿瘤标志分子的DNA信标修饰在纳米粒子表面,得到多功能化的等离子体纳米探针。探针通过与细胞表面糖基末端的相互作用进入细胞,同时探针表面的糖基识别荧光分子解离并与细胞膜糖基末端结合,标记在细胞表面并产生第一重荧光信号;探针进入细胞后,表面修饰的DNA信标可特异性结合细胞质内目标分子,使得荧光标记的信标分子脱离金纳米粒子表面,产生第二重荧光信号。在与细胞膜和细胞质内目标分子作用的过程中,探针表面修饰的荧光分子依次解离并与目标分子特异性结合,形成一种可由表及里,逐层解析细胞不同位置肿瘤相关分子的新体系,形成了“层层解装”的新概念,为研究不同肿瘤分子标志物之间相互作用关系和细胞通路提供了新方法,同时也为肿瘤的早期诊断和监测建立了新策略,实现了肿瘤分子标志物单细胞逐层成像研究方面的突破性进展。

据悉,该研究论文第一作者是钱若灿特聘副研究员,通讯作者为龙亿涛教授。

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