[发明专利]一种液晶型适配体生物传感器及其制备方法和在检测前列腺特异性抗原中的应用

说明书

本发明涉及一种液晶型适配体生物传感器及其制备方法和在检测前列腺特异性抗原中的应用，所述生物传感器包括依次排列的经一定步骤处理的上玻片、铜载网和下玻片。本发明为快速检测前列腺特异性抗原(PSA)提供了一种新的方法，PSA液晶型适配体传感器具有特异性好、线性范围宽、灵敏度高、无需标记和检测方便快捷等优点，利于广泛应用。

技术领域

本发明涉及化学检测技术领域，具体地，涉及一种宽线性范围、低检出限的前列腺特异性抗原液晶型适配体生物传感器及其制备方法和定量检测应用。

背景技术

前列腺特异性抗原(Prostate specific antigen，PSA)是一种由雄性激素调节的分子量约为33kDa的丝氨酸蛋白酶，这种酶是激肽释放酶家族的一员，产生于前列腺腺体和导管的上皮细胞。作为第一个被美国FDA批准的肿瘤标志物，PSA被广泛应用于前列腺癌患者筛查及诊断中，其对前列腺癌敏感度高达90％以上。健康的前列腺分泌到人体循环系统中的PSA浓度一般低于4.0ng/mL， 4.0ng/mL是国际通用评估前列腺癌的浓度阈值。对于前列腺切除患者，则需以更低的血清PSA浓度进行分析，若术后PSA高于0.1ng/mL则表明存在癌症复发的风险。由于血清样本检测前往往需要进行稀释，这直接导致PSA实际检测浓度远低于该数值。因此，血清PSA检测方法的高灵敏度、特异性和低检测限，对前列腺癌的筛查、诊断及预后评估至关重要。

临床上对血清PSA的检测方法多基于免疫学原理，如放射免疫分析法、酶联免疫分析法和化学发光免疫分析法，这几种方法均存在操作步骤繁琐且反应时间较长等共性问题。近年来，发展PSA检测的先进分析技术成为全世界重要课题之一。以抗体、多肽为特异识别分子，利用荧光、比色、动态光散射(DLS) 和电化学分析法等技术高灵敏检测PSA方法被相继报道，PSA检出限可达到fg～ ng/mL。然而，抗体、多肽存在制备周期长、成本高和容易失活等问题，这在一定程度上限制了其临床的广泛应用。

适配体(Aptamer)是一种人工筛选出来的单链DNA或RNA分子，它能够高特异性和高亲和力与靶标结合，过程类似抗原-抗体的结合反应。与抗体相比，适配体作为识别元件应用于生物传感领域具有许多优势，如体积小、化学稳定、成本低、保存条件不苛刻等。2017年，Yang等人将适配体应用到表面增强拉曼光谱(SERS)技术中，利用磁铁分离游离和结合的金纳米粒子后，根据SERS 信号进行PSA检测，其线性范围5～500pg/mL、检出限低至5.0pg/mL。2012 年，Chen等人利用共振散射光谱(RLS)法在0.13～110ng/mL线性范围内实现PSA定量检测，其检出限为32pg/mL。然而，SERS和RLS两种分析方法存在操作复杂和设备或耗材昂贵等缺点，难以实现广泛使用。

液晶(Liquid crystal，LC)由于兼具液体流动性和固体各向异性的独特性质而被广泛应用于传感器的研究。液晶型生物传感器是利用传感器检测目标分子前后液晶分子在敏感膜表面的取向变化情况、液晶折射光线能力的改变，导致传感器的颜色和亮度发生变化，从而实现对目标分子的检测。近年来，越来越多的肿瘤标志物适配体被筛选出来，以适配体为分子识别元件、液晶分子为信号放大与换能元件构建的液晶型适配体生物传感器为肿瘤标志物检测提供了新的途径。目前，仅有癌胚抗原(CEA)、甲胎蛋白(AFP)、黏蛋白(MUC1)和PSA少量肿瘤标志物液晶型适配体生物传感器被研究。2020年，Qi等利用偶联磁珠适配体1(Apt1)捕获的PSA进一步结合适配体2(Apt2)，磁珠-Apt1-PSA-Apt2磁分离后，根据部分双链适配体2和适配体2互补单链对液晶分子取向影响差异，实现PSA定量检测，其线性范围0.04～0.5ng/mL、检出限为70pg/mL。该文献报道PSA液晶型适配体传感器存在检测线性范围窄，单、双链适配体成本较高等问题。

本发明提供了一种具有特异性好、灵敏度高、检测范围宽、轻巧便携、低成本、操作简单以及不需要昂贵检测仪器的PSA液晶型适配体传感器制备及定量检测方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

发明内容