纳米散射光学探针实现双靶物的同时成像及定量检测

注：文末有研究团队简介 及本文作者科研思路分析

多色光学探针用于多靶物荧光显微成像效率较高，但在光散射显微成像分析中，多色成像仍是一片空白。近日，西南大学的黄承志教授、詹蕾博士团队利用构建的纳米散射光学探针实现了双靶物的同时成像及定量检测。

众所周知，早期的癌症检测对于癌症转移前提高患者的存活率具有重要意义，但癌症早期检测和诊断的困难在于癌症标志物浓度低，需要高灵敏的检测方法和技术。基于局域表面等离子体共振（LSPR），金纳米颗粒（Au NPs）或银纳米颗粒（Ag NPs）等离子体共振纳米颗粒具有优异的光学特性，与光子之间发生弹性碰撞后可以产生暗场显微成像系统（DFM）高灵敏检测的LSPR散射光。

西南大学研究团队充分利用三明治免疫分析的高选择性以及单贵金属纳米颗粒的LSPR散射光，构建了用于多靶物同时成像及定量检测的分析平台。为了验证该方法的可靠性，他们选择在肝癌和多种癌症中高表达的甲胎蛋白（AFP）和癌胚抗原（CEA）作为待测物，通过抗体固载、不同抗体特异性修饰Au NPs、Ag NPs和免疫夹心反应三个步骤，从而在显微成像系统中观察到Au NPs和Ag NPs的绿色和蓝色散射光，通过计数暗场光散射成像中绿色斑点和蓝色斑点的数目实现AFP和CEA的同时定量。

当两种抗原的浓度在0.5-10 ng/mL范围内，AFP和CEA的检测过程不会造成相互干扰；当使用具有不同散射光的多种光学探针时，其可以用于对多靶物的同时灵敏检测，表现了在多靶物分析检测中广阔的应用前景。

这一成果近期发表在Analytical Chemistry 上，文章的第一作者是西南大学的博士研究生马军。

该论文作者为：Jun Ma, Lei Zhan, Rong Sheng Li, Peng Fei Gao, Cheng Zhi Huang

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Color-Encoded Assays for the Simultaneous Quantification of Dual Cancer Biomarkers

Anal. Chem., 2017, 89, 8484, DOI: 10.1021/acs.analchem.7b02033

马军博士简介

马军，西南医科大学临床医学院助理研究员，2012年本科毕业于西南大学化学化工学院，推免硕博连读，在黄承志教授的指导下2017年于西南大学取得分析化学博士学位，2017年7月起就职于西南医科大学。

研究领域是贵金属纳米材料的制备、光学性能与应用研究，在Nanoscale、Analytical Chemistry、Biosensors and Bioelectronics、ACS Applied Materials & Interfaces、《中国科学》上发表论文近10篇。

导师介绍

黄承志

http://www.x-mol.com/university/faculty/13972

科研思路分析

Q：这项研究最初是什么目的？或者说想法是怎么产生的？

A：如上所述，利用多色探针在荧光分析中能够实现多靶物的同时检测，然而在光散射分析中，对多靶物的多色成像仍是空白。我们考虑到不同等离子体纳米颗粒具有不同颜色的散射光，例如金纳米球具有绿色散射光，银纳米球具有蓝色散射光，修饰不同的抗体后，在抗原的存在下，相应抗体修饰的纳米颗粒能够固定在玻片上，只要检测过程中不存在相互干扰，便可以实现对多靶物的同时检测。

Q：研究过程中遇到哪些挑战？

A：该研究中最大的挑战是找到制备抗体修饰纳米颗粒的最佳条件，以获得稳定存在的分散状态的单纳米颗粒，从而实现对单纳米颗粒的光学成像。在这一过程中，我们团队在纳米颗粒的制备及修饰方面的经验积累起到了至关重要的作用。

Q：该研究成果可能有哪些重要应用？哪些领域的企业或研究机构可能从该成果中获得帮助？

A：由于不同形貌的单贵金属纳米颗粒具有不同的散射光且信号较强，因此在暗场光学成像分析中可以充分利用这种光学探针颜色的多样性。人们在基底上固定具有多种形貌的单个贵金属探针，与多种靶物作用后，观察每种探针散射光的变化，从而实现对多种靶物的同时超灵敏定量，制备得到能够检测多种靶物的检测芯片。