科技前沿早期準確、靈敏地檢測腫瘤標志物對于降低其死亡率十分重要。人體唾液中含有幾十種生物標志物，包括蛋白質、核酸、電解質和激素等，可提供有關口腔和全身健康狀況的重要信息，因此唾液檢測在癌癥早期診斷中具有較大的應用潛力。唾液檢測的顯著優(yōu)勢在于安全無創(chuàng)地收集唾液，減少醫(yī)護人員和其他患者之間交叉感染，因此較適用于現(xiàn)場即時檢測(POCT)。然而，由于唾液中含有約99.5%的水，其中的腫瘤標志物所表達的濃度遠低于人血清中的濃度，實現(xiàn)超靈敏且特異性的唾液腫瘤標志物即時檢測仍具有挑戰(zhàn)性。 　　中國科學院福建物質結構研究所功能納米結構設計與組裝/福建省納米材料重點實驗室研究員陳學元團隊，發(fā)展了適用于即時檢測的稀土納米顆粒溶解增強熒光免疫分析策略，利用單一納米顆粒含有成千上萬個稀土離子來提高待分析物的標記比率?？蒲腥藛T將該策略和便攜式檢測裝置進行整合，實現(xiàn)了對人體唾液中的腫瘤標志物高靈敏快速檢測(圖1)，即利用Eu2O3納米晶作為生物探針，可以溶解在酸性增強液中并轉化為大量高效發(fā)光的Eu3+膠束；使用負載硝酸纖維素膜的一次性注射器作為生物檢測平臺，簡化了操作流程，只需10分鐘即能完成檢測過程。在對癌胚抗原(CEA，癌癥臨床診斷和預后的重要腫瘤標志物)進行檢測時，利用便攜式紫外線手電筒照射，肉眼可區(qū)分CEA濃度超過0.1 ng/mL(0.5 pM)時的熒光強度變化，從而可以裸眼定性評估CEA水平。通過時間分辨模式定量檢測時，檢測限可低至1.47 pg/mL(7.35 fM)。此外，科研人員證實了定性和定量分析癌癥患者唾液樣本中CEA濃度的可靠性和準確性(圖2)，從而驗證了該策略對人體唾液中的腫瘤標志物進行臨床診斷和家庭自我監(jiān)測的可行性。
 　　相關研究結果發(fā)表在《先進科學》上(Advanced Science)，福建物構所工程師周山勇和研究員涂大濤為論文共同第一作者。研究工作得到中科院戰(zhàn)略性先導科技專項和科學技術部國家重點研發(fā)專項等項目的支持。
 　　此前，陳學元團隊在用于腫瘤診療的稀土納米熒光探針的設計、合成及應用中已取得系列進展。例如，發(fā)展了一種基于稀土納米晶溶解增強的熒光免疫分析技術，實現(xiàn)了對人體血清中腫瘤標志物的高靈敏特異性檢測(Angew. Chem. Int. Ed.)；開發(fā)了時間分辨稀土納米探針NaEuF4，首次實現(xiàn)了全血中循環(huán)腫瘤細胞的直接檢測(Angew. Chem. Int. Ed.)；設計合成了氧化石墨烯包覆的稀土納米探針NaYF4:Yb,Er@NaYF4@GO，實現(xiàn)了腫瘤細胞內microRNA可視化成像及腫瘤靶向的無背景近紅外二區(qū)成像(Angew. Chem. Int. Ed.)。
 圖1.基于稀土納米探針的熒光增強策略實現(xiàn)唾液腫瘤標志物即時檢測示意圖
 　　圖2.(a)基于Eu2O3納米熒光探針的唾液CEA濃度測定校準曲線。(b)分別基于Eu2O3納米探針和商用Eu3+-DTTA試劑盒測定的20份人唾液樣本CEA濃度的相關性曲線。(c)基于Eu2O3納米熒光探針測定33名志愿者唾液和血清樣本中CEA濃度的相關性曲線。(d)健康人和口腔癌患者血清和唾液樣本中CEA濃度的平均水平對比情況。