【摘 要】
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C反应蛋白(CRP)是一种具有炎症标志物的蛋白,通常在机体受到细菌或病毒感染时产生。早期检测CRP有助于提高感染性疾病的诊断和治疗,而超敏CRP检测则可作为冠心病、心脏病和中风等心血管疾病的风险因素之一。因此,在日常生活中,早期高灵敏的CRP检测是对预防慢性疾病感染具有重要意义。然而,常规的临床检测方法耗时、成本高、依赖实验室条件,极大地限制了患者早期检测的积极性。若能基于高特异性和结果可视化的荧
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C反应蛋白(CRP)是一种具有炎症标志物的蛋白,通常在机体受到细菌或病毒感染时产生。早期检测CRP有助于提高感染性疾病的诊断和治疗,而超敏CRP检测则可作为冠心病、心脏病和中风等心血管疾病的风险因素之一。因此,在日常生活中,早期高灵敏的CRP检测是对预防慢性疾病感染具有重要意义。然而,常规的临床检测方法耗时、成本高、依赖实验室条件,极大地限制了患者早期检测的积极性。若能基于高特异性和结果可视化的荧光探针开发出即时检测技术,具备检测速度快、操作简单、便携式和成本低廉等优势,则有望解决传统检测技术的缺陷。然而,由于传统的荧光探针存在的检测信号低和背景荧光干扰等问题,会导致检测信噪比降低,降低了检测信噪比,从而限制了该技术在超敏C反应蛋白(hs CRP)检测中的应用。本论文采用具有独特上转换发光机制的上转换纳米颗粒(UCNPs)作为荧光信号,并通过表面改性和生物功能化构建具有特异性捕获CRP的上转换荧光探针,并将上转换荧光探针搭建在易操作,易携带,速度快,成本低的侧流试纸(LFA)平台上。通过优化上转换纳米颗粒的荧光强度和上转换纳米颗粒表面的探针密度实现荧光信号对生物信号响应程度的放大,从而实现hs CRP的检测。主要研究内容和研究结果如下:(1)采用高温热分解法,通过探究掺杂离子浓度和保温时长工艺参数,成功制备了四种不同荧光强度的UCNPs,并通过,将油溶性的上转换颗粒包裹-COOH基团使其具有亲水性,随后,利用anti-CRP Ab 8#探针的-NH2与上转换颗粒颗粒上的-COOH发生缩合反应,构建上转换荧光生物探针。最终,制备出四种具有荧光梯度,且荧光稳定,寿命长,可以特异性捕获CRP的上转换荧光生物探针。(2)利用上转换荧光生物探针搭建侧流试纸即时检测平台(UCNPs-LFA)。首先将上转换荧光生物探针,喷敷在结合垫上;其次,将捕获探针和控制探针固定在NC膜上,最后,粘贴样本垫和吸水垫,通过优化体系参数成功构建出一个可以15min特异性检测CPR浓度的UCNPs-LFA检测平台。(3)系统的探究了UCNPs荧光强度和表面探针密度调控对UCNP-LFA平台检测灵敏的提升的影响。通过调控荧光探针强度,将UCNPs的尺寸从50 nm调整到500 nm,可使UCNPs-LFA的灵敏度提高近4倍(50 nm UCNPs LOD:0.852 ng/m L;500 nm LOD:0.247 ng/m L),证实了提升荧光探针强度可以提升检测灵敏度的理论。虽然UCNP粒径的增大会提升荧光强度,但其表面的修饰位点也会随着粒径的增大而增多,然而过多的探针会降低荧光信号与样品浓度之间的响应,从而降低检测灵敏度。因此,可以通过调控anti-CRP Ab 8#和空白探针(BSA)在UCNPs表面的占比为:90%、70%、50%、30%和10%,实现UCNPs表面探针密度的调控。通过实验发现随着表面探针密度的减小,UCNPs-LFA可以检测更低浓度的CRP,实现荧光信号对生物信号响应的放大。证实了anti-CRP Ab 8#在UCNPs表面分布的越分散,其结合CRP的能力越强。(4)通过优化UCNPs探针浓度和读取装置,将优化后的UCNPs-LFA检测平台与国产台式荧光分析仪集成,实现了该平台具有高性能的即时检测的能力。优化后的UCNP s-LFA检测平台对CRP的检测灵敏度提高近20倍,检出限为0.046 ng/m L,检测范围为0.2-300 ng/m L。将该平台应用于临床血清样品中CRP的检测,检测结果与临床试验一致,验证了其临床实用性。此外,该优化方法也有望优化其他基于纳米颗粒的生物探针,以获得更广泛的即时检测应用。该研究为医生和患者提供了一种快速、方便、低成本和多种用途的检测手段。
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