[发明专利]基于纳米金属有机框架的阵列传感器用于结肠癌的组织学诊断

说明书

本发明公开了一种基于纳米金属有机框架构建新型阵列传感用于结肠癌组织学诊断的方法，为人类肿瘤分类提供了一种新方法，并且为MOF在生物传感中的应用提供了一种新思路。我们选择三种结构稳定的NMOF(Cu‑MOF，Fe‑MOF和Zr‑MOF)，与两个5‑TAMRA标记的单链DNA，设计了六个NMOFs‑DNA复合物作为识别元件(NP1‑NP6)。复合物中DNA的荧光被纳米颗粒淬灭，当样本的组织裂解液与识别元件一起温育时，蛋白质通过多种弱相互作用力与NMOF表面发生相互作用，选择性地置换作为报告探针的DNA分子并产生荧光强度的变化，组成传感阵列，能够有效地识别不同的肿瘤组织。这种方法提供了一种辨别力高、适应性强的替代方案来鉴别结肠癌的肿瘤组织，在医学诊断中具有广泛的发展前景。

技术领域

本发明属于分析化学领域，尤其涉及基于纳米金属有机框架的新型阵列传感系统的构建原理，过程，实验条件及应用。

发明背景

组织活检作为准确诊断癌症的检查方法，是一种典型的复杂样品分析过程，主要涉及到对细胞或组织的提取以及对癌症的发生鉴定和发生程度的诊断过程。而结肠癌是世界上最常见的恶性肿瘤之一，也是造成死亡的第四大类型癌症类型。而癌组织与正常结肠上皮细胞区分主要由于蛋白质表达的差异。通过显微镜观察进行的包含免疫组织化学和酶组织化学的组织病理学检查是结肠癌诊断的金标准。然而，在结肠组织中没有特定的单个或多个肿瘤标志物作为有效的准则去区分正常的和肿瘤的组织。另外，石蜡包埋和组织切片的过程需要经过培训的实验操作人员，并且医学结果取决于临床医生的个体判断，这种主观性上的差异容易导致不准确的诊断。因此，迫切需要设计一种合理的结肠癌组织学诊断方法。

阵列识别方法可以为复杂样本的传感分析提供一种选择性的策略，其利用特有的靶标与受体结合识别事件作为基础。纳米级金属有机骨架(NMOFs)是一种新兴的分子纳米材料，由于其合成的可调性和多功能性，是设计成多种人工受体的理想元件。含金属单元和有机配体的高选择性赋予了NMOF的种类多样性，例如MIL或UiO系列。此外，NMOF具有适当的表面区域，非常用于结合生物分子。典型的有，已经证明标记的单链DNA(ssDNA)可以有效地吸收在NMOF的表面上，对DNA的序列和长度的控制提供了较高的选择性。表面电荷和芳香族基团的多样性导致与生物分子不同程度的相互作用，这允许很容易地设计各种受体用于阵列识别传感。鉴于NMOF的多功能设计性和巧妙的 DNA结构，我们推测两者的组装可能有望构建一个性能优异的传感器阵列，用于复杂样本的生物分析。

发明内容

本发明的目的是构建一种阵列传感体系，为提高结肠癌组织学诊断的准确性、缩短检查时间提供一种方法。

发明原理：

基于结肠组织成分和DNA吸附的NMOFs之间的选择性非共价相互作用，构建了一种基于阵列传感的荧光非特异性识别系统。三种NMOFs用作人工受体的核心部分以及用于荧光标记的DNA序列的纳米猝灭剂。当与各种分析物相互作用时，NMOF表面上的反应性有机部分或可接近的配位点将形成多个分子间作用力，例如静电相互作用，配位相互作用，π堆积和氢键吸引而造成荧光强度的变化，通过线性判别分析(LDA)方法直接绘出指纹图谱，从而对蛋白质靶标进行灵敏的鉴定分析。使用这些元件，由于细胞内独特的蛋白质组特征，癌症结肠细胞系和组织可以有效地区别于非癌细胞系和组织。整个翻译过程大大缩短了检查时间，提高了效率。此外，它已成功用于识别42例临床样本并且具有高度的准确性，实现了临床的初步应用。总的来说，这种方法为人类肿瘤分类提供了一种新方法，并拓宽了MOF在生物传感中的应用。

需要的试剂：