[发明专利]一种基于等离子体增强电化学反应的循环肿瘤细胞检测方法

说明书

本发明公开了一种基于等离子体增强电化学反应的循环肿瘤细胞检测方法，将金星/适体/玻碳电极浸置在待测循环肿瘤细胞溶液中，在光照条件下通过检测电化学信号实现对循环肿瘤细胞溶液浓度的检测。本发明的方法检测装置制作简便、成本低，金纳米离子的LSPR增强电化学反应的特点使检测灵敏度大大提高，是一种简单、快速、高效、准确、无标记的检测循环肿瘤细胞的方法。

技术领域

本发明属于细胞检测技术领域，具体涉及一种基于等离子体增强电化学反应的循环肿瘤细胞高灵敏检测的新方法。

背景技术

癌症是造成人类死亡的主要原因之一，据癌症统计数据显示，癌症引起的死亡90%以上都是由癌转移引起的。在肿瘤转移扩散过程中进入外周血循环的肿瘤细胞被称为循环肿瘤细胞（CTCs）。当CTCs从原发部位脱落，进入外周血循环，转移至宿主器官部位，最终导致了癌症的相关死亡。因此，早期的CTCs的发现，对癌症的早期诊断具有很重要的意义。但是，由于CTCs在早期的癌症患者的外周血中的数量极少，大约每10⁶～10⁷个白细胞中有一个CTCs，因此对CTCs的分离和检测就显得格外困难。此外，能够特异性结合CTCs的探针分子也很少。传统的CTCs检测技术往往灵敏度不够高，选择性较差，效率低等等，因此，迫切需要寻找一种能够高灵敏检测血液样品中少量CTCs的新方法。

为了提高检测灵敏度，新兴出了很多关于CTC检测的方法，包括色度法、近红外荧光、光致发光、荧光成像等。CTCs检测技术的快速发展可以使我们能够更深入地了解肿瘤转移的深层机制。然而，大多数方法都受到了耗时的实验程序或者复杂的仪器设备的影响，最终限制了它们的广泛应用。相比之下，电化学检测技术在检测细胞活性和增殖方面具有压倒性的优势，因为电化学检测技术具有高灵敏度、低成本、操作方便、检测迅速等显著优点。

核酸适配体是具有特定三维结构的单链核苷酸，是通过体外筛选方法指数富集的配基系统进化技术（SELEX）筛选出来的短单链核苷酸，它们对靶分子具有很高的亲和力和很强的特异性。适配体的靶分子范围很广，包括有机小分子、金属离子、蛋白分子以及细胞等。相比其他分子探针，核酸适配体具有相对尺寸小、合成快、稳定性好、免疫原性低、分子识别特异性等显著优势。

局域表面等离子体共振（LSPR）是由入射光电磁场驱动的金属纳米粒子表面自由电子的集体震荡组成。由于LSPR激发，在纳米结构表面产生强电磁场和高浓度的高能电荷载流子（电子-空穴对）。由于产生的电荷载流子的能量高于环境温度下的热激发载流子的能量，它们也被称为“热电子”和“热空穴”。LSPR使贵金属纳米粒子具有一些独特的优点，包括局部电磁场增强、电荷载流子有效分离以及光子耗散过程中的热效应，这些特点使得贵金属纳米粒子在化学、物理和生物研究领域有着广泛的应用，比如LSPR可用于表面增强拉曼散射等。最近发现LSPR效应不仅可以增强光谱而且可以增强电化学。在这个工作中，热电子驱动到外部电路，留在金纳米粒子的热空穴用来加速葡萄糖氧化，通过研究LSPR波长、光强和温度的影响，提出了一种直接等离子体增强电化学（DPEE）的机理。基于DPEE机理，构建了一种等离子体提高的葡萄糖电化学检测方法，证明了LSPR效应显著提高了传感器的性能。该研究为利用LSPR效应设计功能强大的电化学装置和分析提供了新的策略。

发明内容

本发明的目的是针对现有循环肿瘤细胞检测技术灵敏度不高、选择性较差、效率低的技术问题，基于等离子体增强电化学反应，提供一种能够高灵敏检测少量循环肿瘤细胞的新方法。

为了实现上述目的，本发明采用了以下的技术方案来实现：

一种基于等离子体增强电化学反应的循环肿瘤细胞检测方法，将金星/适体/玻碳电极浸置在待测循环肿瘤细胞溶液中，在光照条件下通过检测电化学信号实现对循环肿瘤细胞溶液浓度的检测。

上述方法的检测原理是：由于捕获的循环肿瘤细胞覆盖了部分金星纳米粒子，影响了金星纳米粒子的LSPR增强电化学反应的能力，由此产生新的电化学信号。