摘要
外泌体是一类由多种细胞分泌、具有双层膜结构的细胞外囊泡，其中富含大量蛋白质、脂质和核酸等生物分子。外泌体的关键功能是介导相邻和远端细胞之间的通讯，通过转运相关生物分子至受体细胞，参与受体细胞的调控并进而影响受体细胞的生物功能。例如，通过外泌体与受体细胞之间的结合，可以将宿主细胞所分泌的外泌体内腔中的微小RNA（miRNA）分子转移至受体细胞。这种传递可以绕过受体细胞的转录控制，从而直接介导基因表达调控，与众多生理和病理现象关系密切。因此，外泌体及其所携带的生物分子已成为相关疾病精准诊断及治疗的标志物。针对外泌体及其所携带生物分子的检测与分析在疾病早期的临床诊断与治疗中具有重要意义。表面增强拉曼光谱（SERS）技术不仅具有极高的检测灵敏度和光谱分辨率，还能够提供待测物分子的详细结构信息，现已成为生物传感分析的重要工具。因此，本论文发展了基于SERS技术的外泌体及外泌体中miRNA的高灵敏检测新方法： 1、我们以金纳米八面体阵列为SERS检测平台，发展了精准的乳腺癌细胞MCF-7外泌体中miRNAlet-7a的定量检测方法。我们首先合成了金八面体纳米粒子，通过液?液界面自组装的方法，将其自组装成大面积的、单层有序的金纳米薄膜。该薄膜中的所有金纳米八面体能够“站立”在其中一个三角形面上，这种定向排列形成了一个结构高度均一的金纳米八面体阵列，而且能够为SERS检测提供均匀分布的“热表面”，从而大大提高了SERS检测信号的灵敏度和均一性。实验结果表明，该金纳米八面体阵列的SERS增强活性高（增强因子为108），信号重现性高（相对标准偏差为4.81%）。我们以该阵列为检测平台，发展了一种let-7a的高灵敏SERS检测方法，该方法无需使用任何信号放大策略，即可获得宽的线性范围（10amol/L至10nmol/L）和低的检测限（5.3amol/L），并且具有高的检测特异性，能够识别单碱基错配。我们将该方法用于MCF-7细胞分泌的外泌体中let-7a的检测，研究结果表明，MCF-7外泌体中let-7a的含量仅为0.01份拷贝，该结果与qRT-PCR方法获得的结果一致，说明我们所发展的方法的正确、可靠。我们进一步用该方法评估了药物治疗对外泌体let-7a表达水平的影响。这些研究表明该方法在临床诊断和治疗中具有潜在的应用前景。 2、我们发展了基于金纳米碗阵列的外泌体直接SERS检测方法。我们以模板法制备了结构有序的金纳米碗阵列。首先我们合成了SiO2小球，利用共价键合和自主装技术将其以六方密堆积的方式组装到平整的铜片上，然后将金薄膜蒸镀到SiO2模板上，最终采用刻蚀的方法获得金纳米碗阵列。通过控制SiO2小球的尺寸、金膜的厚度及刻蚀时间来调控金纳米碗的尺寸，使其与外泌体的尺寸（~100nm）相匹配，从而能够捕获外泌体。以该纳米碗阵列为SERS检测平台，我们建立了MCF-7外泌体直接SERS检测的方法，表明了该方法的生物传感潜力。
NETL