基于金纳米颗粒负载的金属有机骨架材料的癌胚抗原传感器的研制

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1、基于金纳米颗粒负载的金属有机骨架材料的癌胚抗原传感器的研制　　摘要以负载Au的金属有机骨架材料（AuNPs/Cu.TPA）标记CEA抗体（Ab2）为信号探针，通过电还原的方法将氧化石墨烯还原到电极上，研制了一种捕获CEA抗体（Ab1）的电化学免疫传感器，并将其应用于癌胚抗原（CEA）检测。所合成的MOFs材料中含有大量Cu2+，且电化学信号比较稳定，因此可以通过检测MOFs材料中Cu2+的信号实现对CEA的检测。此信号探针不需要预处理和酸处理，易负载贵金属从而固定抗体，大大简化了检测步骤并缩短了检测时间。此传感器对CEA的检测灵敏度好，操作简便。在最优实验条件

2、下，此传感器的线性范围为0.1～80ng/mL，检出限为0.03ng/mL，线性相关系数为0.9887，可用于真实样品中CEA的测定。　　关键词癌胚抗原；金属有机骨架材料；电化学免疫传感器　　1引言　　肿瘤标记物（Tumormarker）是肿瘤细胞产生的，含量远高于正常细胞的特异性物质。癌胚抗原（Carcinoembryonicantigen，14CEA）是一种参与细胞粘附的糖蛋白，通常是在胎儿发育过程中产生。1965年，Gold等从结直肠腺瘤和胎儿肠中首次分离出CEA[1]。在健康成年人血清中，CEA含量通常很低，在正常组织中，CEA主要分布在胃肠道上皮细胞

3、中。在肿瘤组织中，CEA不仅在结直肠癌中表现出来[2]，而且在其它类型的癌症，如胃癌[3]，肺癌[4]、乳腺癌[5]、甲状腺癌[6]等癌症中也表现出来。因此癌胚抗原成为目前公认的一种肿瘤标志物，它的临床检测在评估病变范围、预测疗效、监测复发等方面具有较高参考价值[7]，检测CEA有助于提高肿瘤患者的诊断率，监测肿瘤早期转移，并可为患者根治性手术后是否进行辅助化疗、疗效判断、复发转移等具有一定的指导意义，对患者的病情预后判断有着至关重要的临床意义[8]。常用的CEA的检测方法有实时荧光极化免疫测定法（FPIA）[9]、酶联免疫吸附测定法（ELISA）[10]、放

4、射免疫测定（RIA）[11]、免疫金标技术[12]等方法。但是，荧光免疫测定法的应用范围比较窄，仪器成本较高，而酶联免疫吸附测定法灵敏度不高，放射免疫分析法自身存在放射污染，免疫金标技术法操作较复杂[13]。这些传统方法需要具有专门技术的操作人员，限制了这些方法在普通实验室的应用，难以实现快速检测。电化学免疫传感器由于具有操作程序简单、易于集成化、灵敏度高、成本低等优点，已广泛应用于肿瘤标记物的检测。随着电化学免疫传感器的日趋成熟，现代检测技术也将向微型化、集成化的方向发展[14]。　　近年来，性能优良的新型金属有机骨架材料（Metal.organicfram

5、eworks，MOFs）成为研究者关注的热点[15]。Cu.MOF由苯环有机连接体和含Cu2+的金属羧酸配合物团簇组成，含有四方形配位结构，是一类比表面积大，且具有纳米级规整孔道结构、呈多维网状结构的多孔材料[16]。这种材料的优良特性促使其迅速发展，并成为材料、化学、环境领域的研究热点，在氢气储备、催化反应、气体吸附与分离及电化学传感器等应用领域有着广阔的研究和应用前景[17，18]，14其结构如图1所示。Cueto等[19]以对苯二甲酸和Cu（NO3）2合成了Cu（tpa）?3（H2O）（Cu.TPA），由于其合成方法与MOF.2[20]相似，所以结构类似

6、于MOF.2（Zn.BDC），是一种多孔四方锥形材料，但其性质有异于MOF.2。Cu.TPA表现出更高的表面积，它在气体分离和存储和以及催化方面具有较高的应用价值[21]。　　虽然金属离子已被用作信号标记物，但制备过程普遍费时，如Gao等[22]利用Cu2+作为标记物检测树状大分子聚合DNA的电化学信号。本研究表明，Cu.TPA材料中的Cu2+氧化还原峰比较稳定，可单独作为一个信号基团，因此将这种Cu.TPA材料用作信号探针，Cu2+的电化学信号可以在缓冲溶液中很容易地检测出来。此新型信号探针不同于传统的探针，它不需要用酸溶解富集进行检测，因此极大地简化了检测

7、步骤。此外，由于金属纳米颗粒可以很容易掺入MOFs中，使得随后偶联抗体的步骤也较简单稳定。鉴于这种信号探针的独特的性能，用其构建新型CEA电化学传感器对于肿瘤的早期诊断具有重要意义。　　2实验部分　　2.1仪器与试剂　　Cu（NO3）2?3H2O（天津市风船化学试剂科技有限公司）；对苯二甲酸（C8H6O4，萨恩化学技术（上海）有限公司）；N，N.二甲基甲酰胺（DMF，西陇化工有限公司）；CEA酶联免疫（ELISA）试剂盒及纯化CEA抗体（anti.CEA）购于郑州博赛生物技术股份有限公司；牛血清白蛋白（BSA，美国Sigma.Aldrich公司）；氯金酸（HA

8、uCl4，昆明铂锐金属材料有限公司）；