癌症也称为恶性肿瘤,对人类健康和生命造成严重威胁,是人类死亡最重要的原因之一。目前我国每年死于癌症的人数达到近百万,某些癌症如皮肤癌和宫颈癌其早期诊断的治愈率非常高,前期进行控制的治愈率可达100%。癌症早期会向血液中释放少量标志物,而端粒酶正是其中之一。端粒酶在正常体细胞中表达受到抑制,但在超过85%的癌细胞中过表达。因此,端粒酶活性的检测对癌症的初期诊断和发展以及筛选抗癌相关的药物意义重大。由于端粒酶在癌症初期含量极低,而目前临床上使用的端粒酶检测方法存在操作步骤复杂、背景信号强等缺点,很难达到对癌症早期诊断的目的。针对上述问题,为了实现高灵敏、操作简单、背景信号低的端粒酶检测,本文将量子点、贵金属纳米材料引入分析检测中,利用纳米材料优异的光学特性建立了端粒酶活性的荧光分析方法。具体研究内容如下:1、基于量子点的可控聚集实现了端粒酶活性的灵敏、选择性检测。端粒酶引物在端粒酶和生物素化的-dATP存在下发生延伸,产生含有大量生物素的延伸产物,基于生物素和链霉亲和素(SA)之间的高亲和力,端粒酶延伸产物与量子点-链霉亲和素(QDs-SA)结合,保护QDs-SA免于聚集并维持其强荧光。在没有端粒酶的情况下,由于电荷屏蔽效应,在缓冲溶液中QDs-SA发生聚集导致荧光猝灭。通过QDs-SA荧光信号的变化,可以实现简单、可靠的端粒酶活性检测,同时,还可以对细胞内的端粒酶活性进行成像分析。2、开发了一种金纳米粒子/氧化石墨烯(AuNPs/GO)荧光探针用于灵敏检测端粒酶活性。将端粒酶引物(TS)和FAM修饰的互补DNA(P1)共修饰到金纳米粒子的表面,没有端粒酶时,P1以随意卷曲的单链构象存在,此时FAM与AuNPs及GO发生荧光共振能量转移(FRET)导致高效的荧光猝灭;而在端粒酶的作用下,端粒酶延伸产物与P1之间的多重杂交导致P1的构象从单链DNA转变成刚性的双链DNA,使得FAM远离AuNPs及GO表面,阻止了FRET过程导致荧光恢复。同时通过改变P1链的长短可以调控AuNPs与FAM之间的金属增强荧光(MEF)效应,进一步增大荧光响应信号,因此可以显著提高端粒酶检测的灵敏度和特异性。值得一提的是,所提出的策略不需要设计复杂的发夹结构,并且可以在1小时内对细胞提取物中的端粒酶活性进行检测。此外,本传感平台还可应用于抑制剂筛选,原位端粒酶成像和细胞内药物递送。