功能納米材料在生物分子識別及癌細胞高靈敏檢測中的應用研究.pdf

1、癌癥嚴重危害著人類的健康,因此癌癥的早期診斷和有效治療一直是醫(yī)學、生物學等相關學科和領域廣泛關注的研究重點和難點。癌癥綜合治療的主要手段是化療,但在臨床應用時常常引起嚴重的毒副作用,其治療效果并不是很好。為了提高癌癥的治療效果,不僅需要對病變的癌細胞進行高效、準確的檢測,以提高化療藥物對病變組織的靶向性,同時還需要有效地解決在化療過程中藥物產生耐藥性這一難題。大量臨床事實證明,癌變初期的治愈率是相當高的,因此有效治療癌癥的關鍵是對癌癥的

2、早期診斷以及尋找高靶向性抗腫瘤藥物。 納米材料由于具有普通塊材所沒有的特殊效應,使其在生物醫(yī)學等領域有著非常廣闊的應用前景。近年來,利用納米材料和納米技術,并將納米生物傳感器與生化檢測技術相結合,進行癌癥的早期診斷與靶向治療的研究,是目前相關生物技術領域中的研究前沿。鑒于此,本論文探討和研究了某些功能納米材料在生物分子識別及癌細胞高靈敏檢測中的應用。 本論文的工作分為如下三個部分： 首先采用熒光和紫外吸收光譜、電

3、分析化學和原子力顯微鏡(AFM)等方法,研究了表面功能化的Fe3O4磁性納米粒子在抗癌藥物柔紅霉素生物分子識別中的作用。研究結果表明,Fe3O4磁性納米粒子不僅可以提高柔紅霉素生物分子的檢測靈敏度,而且還顯著增強了柔紅霉素與DNA相互作用的強度,促進了藥物分子的識別作用。同時,我們還對金納米粒子和表面帶有三苯基膦的金納米粒子在抗癌藥物生物分子識別中的作用進行了研究和探討。研究結果顯示,兩種金納米粒子都可以顯著提高相關生物分子識別的檢測靈

4、敏度,并增強抗癌藥物柔紅霉素與DNA的相互作用。 在此基礎上,進一步探討和研究了功能納米材料在癌細胞識別和高靈敏檢測中的應用。聚乳酸(PLA)納米纖維由于無毒、可降解和回收,在生物分子識別、藥物傳輸和臨床的診斷治療中有著廣泛的應用前景。本工作中,我們采用靜電紡絲技術制得PLA納米纖維,然后用電化學方法將PLA納米纖維修飾在玻碳電極上制備了PLA納米纖維電化學生物傳感器。我們的AFM和電化學研究結果表明,所制得的生物傳感器表面積顯

5、著增大,可以明顯放大電化學信號,提高相關檢測靈敏度。基于此電化學生物傳感器,以柔紅霉素為探針,利用脈沖伏安法、接觸角以及現(xiàn)場電化學接觸角等方法對白血病敏感細胞和白血病耐藥細胞進行檢測和識別。實驗研究結果表明,白血病敏感細胞和耐藥細胞在基于PLA納米纖維的生物傳感器上的檢測信號具有顯著差異。因此,基于PLA納米纖維的生物傳感器可以對相關癌細胞進行快速、準確的檢測,為白血病的早期診斷和治療提供了可靠的依據。與此同時,我們進一步制備和研究了基

6、于功能金納米粒子的生物傳感器極其對癌細胞的識別與檢測。通過配基交換反應制備獲得巰基丙酸外殼的金納米粒子之后,利用共價偶聯(lián)作用獲得金納米粒子修飾的電極表面。同樣,我們用AFM和[Fe(CN)6]3-對制得的修飾電極進行表征和分析。研究結果表明,基于功能金納米粒子的生物傳感器顯著放大了電化學信號,極大地提高了檢測靈敏度?；诖思{米生物傳感器,聯(lián)用了接觸角和電化學兩種方法對肝癌、肺癌、白血病敏感和白血病耐藥四種細胞進行檢測。研究表明,該方法可