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随着基因组学、蛋白质组学研究的不断深入,科学家们清醒地认识到,疾病的产生和发展不仅与生理和病理过程中蛋白质、核酸的结构信息有关,而且与它们的含量变化息息相关。研究癌症、肿瘤以及病原性疾病相关的生物标志物分子、基因标志物,不仅能很好地为早期诊断、临床治疗、预后评估以及相关病理学的研究提供重要信息,同时还能为药物的研发提供有力的的分析工具。
发展高灵敏度、高选择性、高准确性的肿瘤标志物和病毒核酸定量分析方法,一直是生物学、医学和化学领域研究的焦点。基于各种检测手段的肿瘤标志物和病毒核酸定量分析方法层出不穷,然而这些检测方法往往基于现有的光学检测技术,可实现编码的报告分子数目不多且存在光谱重叠的问题,使得其在多组分分析方面的能力有限。电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)具有灵敏度高、线性范围宽、背景干扰小、准确度高、可进行多元素同时检测等优点,已成为近年来这一研究领域最具潜力的分析工具。基于ICP-MS的蛋白质标志物的研究已有很多的报道,然而,基于纳米材料的均相反应和纳米金标记的信号放大检测的方法并不多;基于ICP-MS的多组分病毒DNA杂交和扩增检测方法更是鲜有报道。本论文以磁性纳米粒子为均相微载体,发展了基于元素化学标记和化学、生物信号放大策略的ICP-MS定量肿瘤标志物、病毒DNA的方法,为ICP-MS在生物分析领域的研究提供了新的思路。主要的研究工作分为以下五个部分:
第一章综述了蛋白质和核酸的检测方法,特别是多组分分析技术的研究现状,提出了论文的选题依据和研究目标。
第二章以人IgG和前列腺特异性抗原(PSA)为模型,建立了以磁性纳米粒子为载体的基于纳米金标记的信号放大技术的ICP-MS定量肿瘤标志物方法,并考察了方法在血清中的适应性,同时对两份临床血清样品进行了测定。
第三章我们制备了功能化磁性纳米粒子,并以此为载体发展了基于稀土编码的核酸杂交和滚环扩增技术的ICP-MS定量病毒DNA新方法,同时研究了方法的选择性和在血清、细胞溶解物中的适用性。
第四章我们分别设计了3个用于滚环扩增的模板,通过标记扩增产物重复序列中的两个片段使得检测信号以两倍的扩增效率进行放大。以荧光检测技术验证了所设计的模板在液相以及固相表面的扩增效果,为所建立的以磁性纳米粒子为载体的基于稀土编码、多重滚环扩增技术的ICP-MS定量病毒DNA检测方法做了初步的探索。
第五章总结了研究工作的优点和不足之处,并对ICP-MS这一研究领域的进一步应用进行了展望。