[发明专利]一种检测肿瘤患者尿液生物标志物的纳米复合材料及其制备方法

说明书

透明质酸酶HAase与许多恶性肿瘤密切相关。研究表明，HAase浓度在膀胱癌患者的尿液中显著增高，使其成为膀胱癌早期诊断与治疗的重要生物标志物之一。因此，开发灵敏检测HAase的技术对于肿瘤的早期诊断和治疗具有重要意义。本发明提出了一种用于检测HAase的纳米复合材料及其制备方法，采用本发明提出的纳米复合材料不但使检测体系得到优化和改进，而且，最大程度地提高了检测灵敏度、简化了检测过程、降低了检测成本、拓宽了应用领域，解决了活体、细胞成像技术复杂、价格居高、灵敏度不足等难题，尤为重要的是，本发明无需采用任何工具酶就能获得信号的循环放大效果，为体内外检测、活体及细胞成像等领域提供新的技术和方法。

技术领域

本发明涉及肿瘤患者尿液生物标志物的检测，具体涉及一种检测肿瘤患者尿液生物标志物透明质酸酶HAase的纳米复合材料及其制备方法，属于光电化学生物传感分析及生物医学临床诊断领域。

背景技术

膀胱癌是男性泌尿系统最常见的恶性肿瘤，其发病率和死亡率均占泌尿生殖系统肿瘤的首位。由于传统的膀胱癌临床诊断方法多以膀胱镜检查为主，不但存在创伤和痛苦，对于临床早期诊断也明显不足。据报道，透明质酸酶HAase与许多恶性肿瘤密切相关，该酶是由Frost在1997年首先分离纯化得到。研究表明，HAase的表达水平在癌细胞中大大增加，而在正常细胞中的分布较少。特别是，HAase浓度在膀胱癌患者的尿液中显著增高，使其成为膀胱癌早期诊断与治疗的重要生物标志物之一。作为一种膀胱癌肿瘤标志物，HA ase具备蛋白水解酶的特性，能够通过特异性地切割透明质酸HA结构内部β-N-乙酰基-D-葡萄糖胺键来降解HA。除此之外，HAase还与广泛的生理和病理过程有关，包括受精、胚胎发生、炎症和肿瘤生长，除膀胱癌之外，其过表达已被报道与许多恶性肿瘤相关，包括前列腺癌、脑癌、结肠癌等多种癌症，日益成为一种重要的肿瘤标志物而得到广泛关注和研究。因此，开发灵敏检测HAase的技术对于肿瘤的早期诊断和治疗具有重要意义。但是，传统的检测方法，例如粘度测定法，比浊法，比色法和酶谱法等通常缺乏灵敏度和选择性。而免疫测定法因其昂贵的抗体和繁琐的检测步骤限制了它的实际应用。与其他方法相比，荧光检测技术因其具有操作简便、灵敏度高、实时监测能力强、适合于高通量检测等优点得到广泛研究。因此，为了克服传统技术的缺点和不足，迫切需要开发出既无创伤、无痛苦、又简单、灵敏、特异及准确度高的荧光检测方法来满足生物医疗领域对膀胱癌等多种相关癌症的早期诊断及早期治疗的需求。

本发明根据HAase能够特异性地切割并降解HA的这一特性，利用HA作为生物识别分子，采用细胞毒性低、生物相容性好的金纳米材料载带信号分子，通过表面组装方法将生物识别分子与载有信号分子的纳米载体组装为一体，构建形成具有生物识别作用的荧光纳米金复合材料。为了获得比传统技术更高的灵敏度和特异性，本发明采用具有特殊结构的多孔金纳米材料用于荧光信号分子的载带，即将信号分子负载于空心金纳米材料中，为了抑制信号分子的泄露而产生假阳性信号，通过简单有效的表面修饰技术将生物识别分子组装到纳米材料表面，使得纳米金表面被生物识别分子包被，起到分子锁的作用，有效抑制了信号分子的泄露，从而构建获得了基于HAase-HA生物识别作用的荧光纳米复合材料。利用构建获得的荧光纳米复合材料，可实现对HAase的高灵敏检测。

基于该检测机理，不但实现了生物识别分子对于靶标的特异性识别和响应，释放出大量的信号分子从而获得显著增强的荧光信号，而且由于HAase的特性，靶标可以被循环利用，因此，即便很微量的HAase，也能够通过不断地剪切-循环-再剪切的循环方式打开更多的分子锁，不断释放出更多的信号分子，使荧光信号呈指数型增强，最终实现靶标的超灵敏检测。在该体系中，荧光信号的循环放大无需外加生物酶进行催化，而靶标分子HAase通过与HA构建的分子锁发生生物识别作用的同时就可以依靠自身启动催化循环反应，使更多的分子锁被打开，不断释放出大量的信号分子，因此，该体系的检测策略是基于生物识别的自催化反应，使HAase得到循环利用，最终使检测信号得到循环放大，为HAase的高灵敏检测提供了特异、高效的自催化循环放大检测技术。迄今为止，利用空心金纳米材料构建基于HAase-HA生物识别作用的纳米复合材料进行自催化循环放大反应用于HAase检测的文献还未见报道。