[发明专利]一种针对前列腺癌不同类型血清标志物进行同时检测的微流控电化学生物传感系统

说明书

技术领域

本发明涉及微流控电化学生物传感系统领域，更具体地涉及一种针对前列腺癌不同类型血清标志物进行同时检测的微流控电化学生物传感系统。 

背景技术

前列腺癌（prostate cancer）是男性生殖系统最常见的恶性肿瘤，在欧美国家已经成为男性的第一高发的肿瘤。前列腺癌是一种老年性疾病，随着中国人口平均寿命的增加，前列腺癌已成为我国老年男性的巨大威胁。前列腺特异性抗原（PSA）作为前列腺癌的诊断标志物是迄今为止临床上最有效的前列腺癌早期诊断指标。但PSA的特异性尚不够好，一些前列腺的良性病变同样会使其升高。这种假阳性问题通常会导致不必要的穿刺活检，给患者带来极大的身体、精神和经济的多重负担。癌症的早期检测和筛查主要依赖基于高特异性肿瘤标志物的血清学检测。然而，现有的血清学检测技术在分析速度、检测成本和特异性方面均存在明显的不足。常用的以PSA为标志物进行检测的酶联免疫检测（ELISA）以及化学发光和时间分辨荧光技术存在实验操作步骤繁琐，仪器设备体积大且昂贵等缺点。已发现的有效肿瘤标志物种类尚不够多，且其特异性普遍不够高，目前只有PSA等少数肿瘤标志物通过了美国食品药品管理局（FDA）的认证，但其仍然存在假阳性率偏高的问题。鉴于当前全新肿瘤标志物的筛选速度和有效性难以满足临床的迫切需求，如何通过现有肿瘤标志物的联合检测来提高特异性就显得异常重要。 

除PSA以外，研究者在血液和尿液中发现了一批具有很好应用前景的前列腺癌的新型标志物，覆盖多种不同的生物分子水平（蛋白、DNA、RNA、小分子），有望在前列腺癌的早期检测中发挥重要作用。微小RNA（microRNA或miRNA）是当前分子生物学研究的新热点，它不但在肿瘤的发生、生长、侵袭和转移等过程中起着重要的调控作用，其表达谱还可为肿瘤的诊疗及预 后监测提供新的手段。自用于前列腺癌检测的循环miRNA-141的报道之后，研究者又发现miR-21和miR-221同样可用于前列腺癌的检测。此类microRNA标志物的发现，为前列腺癌的诊断提供了一个新的方向，具有特异性好、灵敏度高且可进行血清筛查的优势。 

目前癌症组合标志物的研究往往停留在蛋白或基因等单一分子水平上，在临床上很难达到很好的特异性。这在很大程度上是由于受到检测技术的局限，因此发展能同时实现对多个分子水平的靶标检测方法就显得尤为重要。值得主要的是，肿瘤标志物检测目前成本仍然较高，如前列腺癌标志物PSA检测在我国大约100元左右一次，在多指标联合检测时费用还会大大增加。由于早期筛查涉及人群面广量大，且需要同时覆盖发达和欠发达地区，价格就会成为一个制约因素。发展中国家的社会发展迫切需要廉价优质的疾病诊疗新技术，而常规生物检测技术往往是由发达国家开发的昂贵技术，因此特别呼吁科学家们从全新角度来思考这个问题。 

电化学传感器是一种在廉价、易用方面具有独特优势的生物检测方法。它建立在成熟的电子工业基础上，可以制成轻便的手持式检测装置，低能耗且易于集成化，被认为是在时效、成本等有较高限定要求的场合进行检测的首选技术之一，特别适用于大规模的普查工作，以及在基层医疗机构进行低成本的测试。 

电化学生物传感器就是利用生物化学反应所特有的专一性，选择性地识别特定的待测物质，并将其生化反应转换成电信号输出的一种装置。电化学检测方法本身具有一些独特的优点，包括：检测快速、灵敏度高、选择性高，仪器简便，易于微型化、集成化、且能耗低，适用于现场检测等。但传统的碳电极或金电极等三电极系统不仅分析通量低，成本也较高，难以满足现阶段的高通量和低成本检测的要求。近来印刷技术、光刻技术的快速发展极大的促进了高通量和一次性电极的开发，但长时间的样品孵育和耗时、繁琐的清洗步骤限制了这类电化学生物传感器进一步的应用。针对以上问题，微流控芯片技术可予以有效解决。 

微流控芯片分析是以分析化学和生物化学为基础，以微机电加工技术为依托，以微通道网络结构为特征，把试样的采集、预处理、分离、反应和检测等部分集成在几个平方厘米的范围内，从而快速、高效的完成样品的处理 和检测。因微通道的深、宽均在微米级，故可有效的将待检测的目标物和传感界面固定的捕获探针限制在微米尺度范围内相互作用，大大提高了分子间的识别能力。另外，界面科学与纳米科学的快速发展则为研制器件化的微尺度电化学生物传感器提供了前所未有的机遇。