高性能纳米线阵列生物传感器用于结合检测结肠直肠癌生物标志物

科学领域:

• 生物医学工程 生物医学工程
• 纳米技术 纳米技术
• 瘤学 诊断 诊断 瘤学

背景情况:

• 结肠直肠癌 (CRC) 造成了严重的健康负担,需要改进早期检测方法.
• 目前用于CRC生物标志物的诊断工具,如循环瘤DNA (ctDNA) 和癌胚抗原 (CEA),在灵敏度,特异性或易用性方面存在限制.
• 对于能够同时检测多个CRC生物标志物的集成,高性能生物传感器有着至关重要的需求.

研究的目的:

• 开发和描述一种新的纳米线 (SiNW) 阵列生物传感器,用于同时检测ctDNA和CEA.
• 评估生物传感器的性能,包括其检测极限,灵敏度,选择性和稳定性在复杂的生物矩阵中.
• 建立一个可扩展,无标签和实时检测平台,用于早期CRC查和个性化医疗.

主要方法:

• 在单片芯片上制造双SiNW阵列,使用传统的微加工技术.
• 表面功能化使用特定的探针DNA用于ctDNA和抗CEA抗体用于CEA检测.
• 使用SiNW阵列平台实时,无标签检测生物标志物结合事件.
• 使用合成样本和人体血清进行性能评估,包括对干扰物质的选择性评估.

主要成果:

• 在0.1 fM到10 pM的线性范围内,为ctDNA达到10 aM的超低检测极限.
• 对于CEA检测有很高的敏感性,其极限为1 fg/mL.
• 对单基不匹配的DNA和非特异性蛋白质表现出极好的选择性.
• 在人类血清样本中保持了强大可靠的性能,表明临床相关性.

结论:

• 开发的SiNW阵列生物传感器为CRC中双生物标志物检测提供了高性能,集成的解决方案.
• 该平台的无标签,实时功能和高灵敏度/选择性显示了早期CRC检测的重大前景.
• 这项技术有可能推进对结直肠癌管理的个性化医疗方法.