目前對腫瘤的早期檢測方法存在不同程度的不足，傳統細胞學(xué)檢查和經(jīng)過(guò)改進(jìn)得到的超薄液基細胞技術(shù)等利用染色后癌細胞形態(tài)會(huì )和正常細胞存在顯著(zhù)的差異而進(jìn)行檢測，存在檢出率低并難以提升的缺陷；pH敏感熒光探針技術(shù)無(wú)法為所有類(lèi)型的癌細胞找到合適pH值的探針?lè )肿?；超寬帶微波檢測技術(shù)雖能判斷腫瘤的位置及大小，但由于圖像分辨率較低，存在不能精細分辨腫瘤內部結構的缺陷。近年來(lái)，隨著(zhù)電化學(xué)生物傳感器的發(fā)展，利用其進(jìn)行腫瘤標志物水平的測定成為腫瘤早期篩查、診斷的重要手段之一。

       腫瘤標志物是可以在血液、尿液或組織中存在的一類(lèi)物質(zhì)，其在腫瘤發(fā)生及發(fā)展的過(guò)程中產(chǎn)生及變化，其類(lèi)別和濃度可表明不同腫瘤的發(fā)生及進(jìn)展程度。甲胎蛋白（AFP）存在于胎兒時(shí)期，隨著(zhù)胎兒的出生其水平下降，健康人群AFP水平<5μg/L，水平升高常見(jiàn)于肝癌及生殖系統腫瘤；癌胚抗原（CEA）是一種重要的腫瘤相關(guān)抗原，存在于胚胎胃腸黏膜上皮細胞和一些惡性組織的細胞表面，健康人群血清 CEA 水平 <30 μg/L，70%~90% 的結腸腺癌患者CEA 呈高度陽(yáng)性，且其水平在胃癌、胰 腺癌、小腸腺癌及肺癌等腫瘤中也會(huì )出現升高的現象；糖類(lèi)抗原19-9（CA19-9）升高常見(jiàn)于胰 腺癌、胃癌、結腸癌、直腸癌及膽囊癌中；microRNA-21（miRNA21，miR-21）在結腸癌、肺癌、肝癌、前列腺癌、腎細胞癌和神經(jīng)膠質(zhì)瘤等癌癥中異常增高，且在腫瘤細胞的增殖、侵襲、遷移和凋亡中發(fā)揮至關(guān)重要的作用；胃泌素釋放肽前體（ProGRP）是一種新的小細胞肺癌標志物；非小細胞肺癌相關(guān)抗原（CYFRA21-1）是非小細胞肺癌標志物；糖類(lèi)抗原125（CA125）升高則主要見(jiàn)于卵巢癌和子宮內膜癌中；另外，還有人絨毛膜促性腺激素（HCG）、前列腺特異性抗原（PSA）、糖類(lèi)抗原15-3（CA15-3）、神經(jīng)元特異性烯醇化酶（NSE）、人附睪蛋白4（HE4）等腫瘤標志物，在各類(lèi)腫瘤檢測中均具有指向性。

       隨著(zhù)電化學(xué)生物傳感器的發(fā)展及在腫瘤早期診斷中的廣泛應用，腫瘤檢測技術(shù)在保證靈敏度和準確度的同時(shí)越來(lái)越趨向于快速和便攜。近年來(lái)，新的納米材料得到不斷應用，新的修飾技術(shù)也在不斷出現，納米材料用于腫瘤標志物檢測中也有了快速的發(fā)展。納米粒子具有較大的比表面積、較強的吸附能力和良好的定向能力，其組裝電化學(xué)生物傳感器具有較高的靈敏度和穩定性。納米材料修飾的電化學(xué)生物傳感器具有檢測靈敏度及特異度高、操作簡(jiǎn)單、抗干擾性強及攜帶方便等優(yōu)點(diǎn)，已成為新的研究熱點(diǎn)。用于生物傳感的納米材料有碳納米材料（碳納米管、石墨烯和炭黑）、納米金、DNA 生物納米傳感結構及一些聚合物材料等。相比傳統的生物傳感，納米生物傳感器具有更好的靈敏度、高通量和重復性。各種納米技術(shù)和納米材料的應用，也將更有利于生物傳感器的小型化、微型化、可攜帶、可穿戴等，從而發(fā)展出針對腫瘤診療更多、更先進(jìn)的傳感模式。

       1、納米金材料修飾的腫瘤標志物生物傳感器

       納米金溶膠（AuNPs）具有良好的生物相容性和導電性、有效的催化作用、高密度、高比表面積等優(yōu)良性能，并且可與含氮基團形成穩定的化學(xué)鍵，在生物測定領(lǐng)域得到了廣泛應用。生物探針修飾設計思路是將 AuNPs 顆粒修飾到電極表面，以增大電極的比表面積，提高傳感器的靈敏度。由氧化石墨烯 /AuNPs 與雙抗體組成的夾心型電極，可用于檢測前列腺特異性抗原（PSA），所制備的生物傳感器對 PSA 顯示出良好的選擇性。以石墨烯與金納米粒子復合物為支撐基質(zhì)，合成了氧化石墨烯/硫堇/金納米粒子納米復合材料，制備的傳感器可以同時(shí)測定甲胎蛋白（AFP）和癌胚抗原（CEA）。有研究者開(kāi)發(fā)了一種基于A(yíng)uNPs/CNNS復合材料的電化學(xué)生物傳感器，用于檢測miRNA，利用雙特異性核酸酶（duplex-specific nuclease，DSN）和發(fā)夾結構探針?lè )謩e提高了靈敏度和選擇性，所報道的生物傳感器顯示miR-21 的檢測范圍在10 fmol/L～1 nmol/L 之間，檢測限低至2.9 fmol/L。此外，對血清樣品中添加的 miR-21 檢測表明，所研制的生物傳感器具有良好的選擇性、穩定性和重現性，驗證了其在疾病早期診斷中的應用潛力。

       2、碳納米管修飾的腫瘤標志物生物傳感器

       碳納米管（CNTs）作為一維納米材料，重量輕，六邊形結構連接完 美，具有許多異常的力學(xué)、電學(xué)和化學(xué)性能。由于 CNTs 比表面積大，導電性能與催化活性較強，所以被廣泛應用于電化學(xué)生物傳感器領(lǐng)域。以多壁碳納米管/金納米粒子為基礎，研制了一種用于前列腺特異性抗原（PSA）擴增檢測的電化學(xué)納米免疫傳感器，通過(guò)借助4-氯-1-萘酚的增強沉淀作用，使辣根過(guò)氧化物酶分子更多地附著(zhù)在多壁CNTs 上，將抗 PSA 單克隆抗體固定在金電極上，制備了PSA納米免疫傳感器，在優(yōu)化的實(shí)驗條件下，檢測線(xiàn)性范圍為1.0pg/ml~10.0 ng/ml，檢測限為（0.40±0.03）pg/ml。將羧基化單壁 CNTs 吸附在絲網(wǎng)印刷碳電極上，以小麥胚芽凝集素為分子識別元件，研制了一種無(wú)標記電化學(xué)阻抗譜甲胎蛋白（AFP）生物傳感器，結果表明，該傳感器可以對健康人群和癌癥患者血清標本進(jìn)行 AFP 的檢測鑒別。

       3、納米線(xiàn)材料修飾的腫瘤標志物生物傳感器

       納米線(xiàn)材料（NFs）是一種橫向上被限制在100 nm 以下的一維結構材料，具有比表面積大、導電性能好等優(yōu)點(diǎn)，其化學(xué)性能非常穩定，近年來(lái)越來(lái)越多地被應用到腫瘤標志物生物傳感器的設計中。有學(xué)者制備了一種基于聚丙烯腈納米線(xiàn)的高性能生物傳感納米平臺，采用靜電紡絲技術(shù)和聚丙烯腈納米線(xiàn)放大電信號，實(shí)現了對糖類(lèi)抗原125（CA125）的靈敏檢測。以氨基功能化二硫化鉬納米線(xiàn)為載體，利用二硫化鉬納米線(xiàn)良好的催化特性和有效的負載能力，研制了一種靈敏的三明治型癌胚抗原（CEA）電化學(xué)傳感器，最低檢出限為3.09fg/ml。

       4、DNA 納米技術(shù)腫瘤標志物生物傳感器

       DNA 不只是遺傳物質(zhì)，還能通過(guò)折疊形成特定的二維、三維結構，作為一種天然納米材料，可參與各種功能結構和納米器件的構造，對納米科學(xué)產(chǎn)生了重大影響。自組裝 DNA納米結構作為一種新型納米生物材料，可精確排列各種分子和材料，形成空間有序的復合物，因此，DNA納米結構在許多生物醫學(xué)領(lǐng)域尤其是生物傳感器中顯示出巨大的應用前景。能夠快速、高效地組裝出具有強大的 miRNA 測定功能的 DNA 納米材料，是 DNA 納米生物技術(shù)和基礎生物醫學(xué)研究的關(guān)鍵。研究者提出了一種新的靶標觸發(fā) DNA 組裝途徑，通過(guò)將 DNA 級聯(lián)體與 G-四鏈體導線(xiàn)相結合來(lái)構建多分支 DNA 納米結構。由于在電極表面聚集了大量的G-四鏈體重復，所獲得的多分支 DNA 納米結構能夠與大量的氯化血紅素結合，從而使電化學(xué)傳感信號顯著(zhù)放大，用于對 miR-21 的超靈敏和選擇性檢測。檢測下限低至0.2 fmol/L，動(dòng)態(tài)響應范圍10 fmol/L～100nmol/L。此外，即使是單堿基突變也可很容易地與目標 miR-21 區分開(kāi)。將納米金顆粒與DNA滾環(huán)技術(shù)（RCA）技術(shù)相結合，捕捉電流信號，用差示脈沖伏安法監測，實(shí)現對人附睪蛋白4（HE4）的靈敏檢測，檢測限為0.06 pM。

       近年來(lái)，納米材料修飾的電化學(xué)生物傳感器檢測方法不斷成熟，新的納米材料在電化學(xué)生物傳感器的應用也越來(lái)越多。納米材料修飾的電化學(xué)生物傳感器已成為腫瘤標志物檢測的有效手段，對于腫瘤診斷技術(shù)的發(fā)展起到極大的促進(jìn)作用。

       參考資料

       [1]牛亞倩,劉芳,陳徹.納米生物傳感器在腫瘤microRNA-21檢測中的應用[J].中國生物制品學(xué)雜志,2022,35(06):759-762.DOI:10.13200/j.cnki.cjb.003635.

       [2]馬霄,謝寶鮮.納米材料修飾的電化學(xué)生物傳感器在腫瘤標志物檢測中的應用[J].醫療裝備,2020,33(09):196+200.

       [3]姜天舒,張若彤,董昌梓,金偉秋,賈明龍,張鎮西.多種形態(tài)結構的光學(xué)納米生物傳感器及其在腫瘤篩查中的應用[J].中國激光,2020,47(02):156-162+2.

       作者簡(jiǎn)介：小泥沙，食品科技工作者，食品科學(xué)碩士，現就職于國內某大型藥物研發(fā)公司，從事?tīng)I養食品的開(kāi)發(fā)與研究。