摘要
低丰度肿瘤标志物（如miRNAs）的精准检测对于癌症等重大疾病的早期诊断具有重要的指导意义。然而，传统miRNAs荧光检测方法所使用的染料分子易光漂白且在单细胞水平检测时荧光信号较弱。作为一种强有力的信号放大技术，等离子体增强荧光技术（PEF）可有效克服传统荧光染料存在的易光漂白、荧光信号弱等缺点，为解决上述问题提供了有效思路。本文以等离子体增强荧光技术为核心，分别以金纳米星（AuNSTs）、金纳米三角片（AuNPRs）、金纳米双锥体（AuNBPs）及金纳米棒（AuNRs）为基底材料，构建了信号增强型荧光纳米复合探针，实现了重要肿瘤标志物miRNA的高灵敏检测及时空可控精准成像。本论文主要开展的工作如下： （1）首次以含有20个高对称性热点（hotspots）的金纳米星作为等离子体共振基底材料，构建了一种简单有效的新型等离子体增强荧光纳米复合探针，实现了活细胞内miRNA-21的“点亮式”高灵敏原位成像检测。通过调节SiO2壳层厚度来调控荧光分子与PEF基底材料之间的距离，以获得金纳米星最佳的等离子体增强荧光性能，进而实现了活细胞内miRNA-21的高灵敏原位成像检测。与传统的等离子体增强荧光基底材料（金纳米棒、金纳米双锥体和金纳米三角片等）相比，该金纳米星具有更多的热点，显示出更强的等离子体增强荧光效果。此外，该探针不仅可以区分miRNA-21表达水平不同的细胞（Hela细胞、MCF-7细胞和L02细胞），还可以在正常细胞-肿瘤细胞共培养细胞中实现对肿瘤细胞的鉴别。该工作为新型等离子体增强荧光纳米探针的设计以及低丰度肿瘤标志物的高灵敏检测提供了新思路。 （2）针对传统比率型荧光探针检测灵敏低且对目标物“被动识别”易导致假阳性信号等缺点，本研究将光学控制技术和等离子体增强荧光技术引入到传统比率型荧光探针的设计中，构建了一种可光激活的新型信号放大比率型荧光探针，实现了细胞内低丰度肿瘤标志物miRNA-155的高灵敏时空可控精准成像检测。以金纳米三角片（AuNPRs）作为等离子体增强荧光的基底材料，将含有可紫外光降解分子（PC-linker）的DNA探针通过共价键合作用修饰到包覆二氧化硅壳层的金纳米三角片表面，从而制备得到等离子体增强型光刺激响应探针。探针到达细胞内目标位置后，利用紫外光来实现其传感识别功能的可控激活，实现目标物的时空可控精准成像检测。此外，通过调节SiO2壳层的厚度来调控染料分子与金纳米三角片之间的距离来获得最佳的等离子体增强荧光效果，进一步提升了检测的灵敏度。该工作在等离子体增强型光刺激响应智能纳米探针的设计以及低丰度肿瘤标志物的高灵敏精准成像检测等领域有广阔应用前景。
NETL