[发明专利]一种前列腺特异性抗原的检测装置和检测方法

说明书

本发明公开了一种基于表面增强拉曼散射技术的前列腺特异性抗原的检测装置和检测方法。涉及前列腺癌(PCa)诊断过程中器官产生的特异性标志物前列腺特异性抗原(PSA)的高选择性和高灵敏度SERS检测。首先通过纳米压印获得Au纳米手指阵列结构；然后在Au纳米手指结构上通过硫氢键修饰前列腺特异性抗原PSA的适配体DNA，在DNA溶液挥发过程中，形成以四聚体为结构单元的手指阵列结构；最后，把含有PSA的血清滴入到事先置入生物载波片的Au纳米手指/DNA/Au纳米手指耦合结构衬底，实现血清中PSA的高选择性和高灵敏度检测，检测限为0.05ng/mL，具有较高的特异性和稳定性。本发明的方法与现有的前列腺特异性抗原测定方法相比，制备和测定无需标记，操作简便。

技术领域

本发明属于分析检测技术领域，具体涉及前列腺癌诊断过程中器官产生的特异性生物标志物前列腺特异性抗原PSA的高选择性和高灵敏性检测要求的表面增强拉曼检测装置以及检测方法。

背景技术

癌症是全世界高死亡率的疾病，是世界面临的主要公共卫生问题。因此，准确地检测肿瘤生物标志物对疾病的早期诊断、监测和治疗具有重要意义。前列腺特异性抗原(PSA)是一种33-34kDa的糖蛋白，主要由前列腺产生。该抗原是前列腺癌(PCa)诊断过程中器官产生的特异性生物标志物。血清中前列腺特异性抗原的正常临界值应低于4ng/mL，并且在前列腺癌或其他前列腺疾病的情况下前列腺特异性抗原浓度通常会升高。这些疾病的成功治疗主要依赖于早期对前列腺特异性抗原的高度敏感和选择性检测。

拉曼光谱技术是一种很有前途的无创检测技术，因为它提供了分析物的化学指纹信息，具有特异性检测特性。但根据量子力学选择定律，拉曼效应的散射截面只有荧光信号的百亿分之一，信号非常弱。随着微纳光学的发展，人们发现金属微纳结构的费米能级附近导带上的自由电子与入射光相互耦合，表面自由电子集体相干涨落会形成一种局域的电磁模式，将入射光场能量汇聚在亚波长的空间范围内，在金属表面附近形成局域增强电磁场，利用此增强电磁场会显著的提高位于金属表面附近分子的拉曼散射的强度，实现表面增强拉曼(Surface-Enhanced Raman Scattering,SERS)检测。

在金属微纳结构表面等离激元光学效应的SERS应用中，如何调控局域光场的激发并获得较强的局域光场态密度，对于其增强SERS的效率至关重要。相比单个纳米结构的共振激发，金属耦合结构由于结构之间存在间隙等离激元耦合效应而会产生更强的局域光场，因而受到广泛关注。此外，在SERS在生物医学检测的应用来看，如何实现高选择性的检测至关重要，实际的检测环境中，除了待测物质外，还含有大量其他的物质，由于拉曼特征峰主要揭示不同分子部分的振动信息，因此，混合物中的其他物质会对待测分子形成很大的干扰，从而影响真实的检测结果。对于前列腺癌(PCa)诊断过程中器官产生的特异性生物标志物PSA来说，血清中除了PSA，还有大量其他的糖蛋白，如何实现PSA的高选择性及SERS检测高灵敏性是应用的关键点。

我们在前期结合EBL、光刻及纳米压印等技术实现了具有结构单元精确可调的柔性金属纳米手指阵列有序结构(ACS Nano,2017,11(6):5836-5843；Small,2018,14:1801146-1801155；ZL201710825180.0；ZL201910666854.6)。这种金属纳米手指阵列可通过滴定溶剂，利用其挥发过程中的表面张力，会使靠的很近的柔性纳米手指之间相互坍塌靠在一起。通过这种技术，我们提出可以结合PSA对应的适配体DNA修饰技术，来实现PSA的高选择性和高灵敏度的SERS检测，尤其是可以实现对实际病人血清中PSA的直接高灵敏度检测。