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基于双通道光纤SPR传感器联合检测早期肝癌标志物的研究

马佳明  
【摘要】:近年来肝癌的发病率和总体死亡率呈上升趋势,其中,原发性肝癌是肝脏中最常见的恶性肿瘤,由于肝癌的发病过程极为复杂,传统的诊断方法不能有效且准确地对原发性肝癌进行早期诊断,因此寻找一种有效的肝癌早期诊断方法成为了提高肝癌患者生存率的关键。本文设计并加工了一种新型双通道光纤表面等离子体共振(Surface Plasmon Resonance,SPR)传感器,并提出基于该传感器进行联合检测早期肝癌标志物的方法。通过对光纤SPR传感器的两个传感区域进行不同的特异性修饰来实现对甲胎蛋白(Alpha Fetoprotein,AFP)与miRNA-125b的联合检测,从而提高早期肝癌的检测效率。本论文的主要工作为以下几点:(1)阐述了光纤SPR传感器的原理及检测理论。介绍了形成表面等离子体共振的激发条件,描述了光纤SPR传感器的调制机制,研究了在光纤SPR传感器表面进行特异性检测的修饰方法,提出利用共价偶联法和生物素-亲和素法实现对传感器表面的修饰,并对比分析了传感器表面的检测理论。(2)利用MATLAB软件对双通道光纤SPR传感器的重要参数进行仿真,确定了传感器的总体结构设计。通过在同一根光纤的两个不同传感区域分别蒸镀不同的金属材料以及高折射率指数的覆盖层材料来达到双通道传感的目的。研究了双通道光纤SPR传感器的热蒸发镀膜工艺,设计并加工夹具装置实现光纤在蒸镀过程同时进行自转和公转,以确保各层金属膜蒸镀的均匀性,研究了传感器整体的封装工艺。(3)搭建了整套检测系统,描述了具体的检测过程。分别阐述了单克隆抗体和DNA探针的制备过程及其吸附机理,并利用双功能分子团修饰光纤SPR传感器的金膜表面,将抗体和DNA探针稳定地结合在光纤表面,从而实现了对AFP和miRNA-125b的特异性检测。但由于直接检测法的检测灵敏度不高,本文又提出通过采用“单克隆抗体-AFP-多克隆抗体”以及“DNA探针-miRNA-125b-S9.6抗体”两种夹心结构分别来增强对AFP和miRNA-125b的检测特异性,提高检测灵敏度。(4)基于新型双通道光纤SPR传感器利用夹心增强法对AFP和miRNA-125b进行了联合检测。其中,AFP的检测范围为25-400 ng/m L,miRNA-125b的检测范围为10-500 n M。本论文提出的新型双通道光纤SPR传感器既满足了AFP的临床检测要求,又实现了对miRNA-125b的低浓度检测,最低检测浓度为10 n M,验证了该传感器用于早期肝癌标志物联合诊断的可行性。


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