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天津理工大学王铁团队与北科大、北医三院联合Angew:一体化分离传感平台的构建及其在泪液检测中的应用

发布者: [发表时间]:2022-05-18 [来源]: [浏览次数]:

表面增强拉曼散射(SERS)是一种快速、准确的检测工具,具有灵敏度高、半峰宽窄等特点。目前,已有广泛报道SERS适用于如血液、尿液、眼泪等生物体液相关的研究。然而,对体液样本进行SERS检测前需要进行如分离、色谱纯化等繁琐、耗时的预处理并且,无标记SERS光谱往往过于复杂,难以有效分析。

眼泪中含有大量如蛋白质、电解质、代谢物等生物标志物。泪液分析目前已成为疾病诊断的有力补充或替代方法。与血检相比,眼泪作为生物标志物的获取过程具有方便、无创、患者耐受性好等优势。为了获得较强的SERS信号,目标分子必须靠近金属表面然而,眼泪中的各种蛋白质与目标物竞相结合基底,这种竞争吸附阻碍了分析物到达传统SERS基底的热点区域(单层AuNPs) (图1a)。这会导致背景噪声的产生,灵敏性和特异性的降低,在临床测试中可能产生假阴性。

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为了减弱干扰物的影响,保持SERS基底表面的活性,天津理工大学王铁研究员、北京科技大学杨洲教授、北京大学第三医院冯云教授合作,通过使用二元纳米球阵列(定义为SiO2@Au@AuNPs)来分析眼泪中的目标分子。其中,上层复合结构提供了高密度的SERS热点区域,下层SiO2纳米球多孔膜通过尺寸选择效应实现生物分子的分离(图1b)。

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为探究SiO2@Au@AuNP基底在复杂生物流体中的分离传感表现,作者制备了一系列不同SiO2粒径的SiO2@Au@AuNP结构进行研究。发现通过多孔结构的传质与孔隙大小成正比孔径越大,传递效率越高。并且,传质行为受到孔径的大小影响随着SiO2粒径的大小的变化,分离过程表现出三种不同的扩散方式,分别为截留、单行扩散、菲克扩散。最后,作者通过自组装、激光刻蚀和3D打印等技术开发了的一种泪液检测试剂盒,可同时实现泪液的采集和检测以黄疸疾病为模型,结合泪液的拉曼光谱和统计分析方法(PC-LDA),在临床中成功辨别出了黄疸病人。因此,该平台有望为基于生物体液的早期疾病筛查提供机会。

这一成果近期发表在Angewandte Chemie International Edition上,文章第一作者是中国科学院化学研究所赵伟东博士(现为博士后)。

论文信息

A Separation-Sensing Platform Performing Accurate Diagnosis of Jaundice in Complex Biological Tear Fluids

Weidong Zhao, Jinming Li, Zhenjie Xue, Xuezhi Qiao, Ailin Li, Xiangyu Chen, Yun Feng,* Zhou Yang,* Tie Wang*

Angewandte Chemie International Edition

原文链接

https://doi.org/10.1002/anie.202205628