聚合物功能化納米探針用于腫瘤壞死因子(TNF-α)的超靈敏檢測

腫瘤壞死因子（TNF-α）是免疫系統(tǒng)中細(xì)胞所產(chǎn)生的一種重要炎癥因子，廣泛參與到一些自身免疫疾病的病理損傷過程中。在健康人體內(nèi)，TNF-α濃度非常低，而在病患者體內(nèi)則會發(fā)生成倍的增長。TNF-α的過度表達(dá)會導(dǎo)致一些慢性炎癥的病發(fā)，如風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎、牛皮癬等，同時它還與敗血性休克綜合癥、糖尿病等疾病的發(fā)生存在關(guān)聯(lián)，因而是癌癥和感染疾病在發(fā)病初期的一個重要標(biāo)志物，實現(xiàn)TNF-α的高靈敏檢測對于疾病診斷、遺傳機(jī)理和藥物傳輸?shù)难芯慷季哂兄匾饬x。目前有多種方法如酶聯(lián)免疫法、熒光免疫檢測和電化學(xué)免疫分析可用于TNF-α的檢測。為進(jìn)一步提高檢測的靈敏度，東南大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院劉松琴課題組將“高分子聚合輔助的傳感信號放大”概念引入到TNF-α的檢測中，以SiO2作為載體在表面接枝聚合物，利用高分子動態(tài)聚合鏈的增長，將單個標(biāo)記分子或者信號基團(tuán)通過鏈增長而得到成千上百個重復(fù)單元，達(dá)到熒光、電化學(xué)和電化學(xué)發(fā)光信號增強(qiáng)的目的（Anal. Chem.， DOI:10.1021/ac201558w）。

首先制備粒徑均一、分散性好的SiO2納米微球，利用表面富含的羥基再修飾上聚合引發(fā)劑，選擇具有生物兼容性基團(tuán)的聚合單體（GMA），利用該引發(fā)劑標(biāo)記的納米微球引發(fā)ATRP反應(yīng)，得到聚合物包裹的SiO2納米微球Si/PGMA，再通過表面PGMA中的環(huán)氧基與量子點中的羧基反應(yīng)結(jié)合上CdTe制得Si/PGMA/CdTe熒光納米探針，并采用電化學(xué)發(fā)光和電化學(xué)方法對TNF-α進(jìn)行了夾心免疫檢測。夾心免疫過程包括在金電極表面上先電聚合一層富含羧基的聚鄰氨基苯甲酸（PAB）膜，活化羧基后結(jié)合抗體蛋白分子Ab1，并依次識別抗原Ag和熒光納米探針標(biāo)記的二抗分子Si/PGMA/CdTe/Ab2，在檢測TNF-α濃度的同時還研究了該新型納米探針的信號放大作用。實驗過程如圖1和圖2所示。

TEM圖中可以明顯看出聚合物和CdTe量子點成功包裹在了SiO2表面，并且探針分子修飾在金電極上以后仍然保持良好的熒光性質(zhì)。在熒光顯微鏡下（激發(fā)波長為488 nm），可以看到許多綠色的熒光斑點，對應(yīng)的熒光光譜中Si/PGMA/CdTe和Si/PGMA/CdTe/Ab2依然有非常好的熒光吸收，與純CdTe的熒光吸收相比吸收峰的位置沒有發(fā)生偏移。

制得的探針Si/PGMA/CdTe/Ab2可用于TNF-α的電致化學(xué)發(fā)光（ECL）檢測。在1

同時探針上的量子點也可用陽極溶出伏安法進(jìn)行檢測（SWV）。在SWV檢測中，先將電極上利用夾心免疫方法捕捉到的聚合物納米生物探針上的CdTe 量子點用Glycine-HCl溶液溶解，用新鮮制備的鉍膜電極作為工作電極，在－1.2 V電位下富集3次，再在－1.3 V～－0.5 V電位范圍內(nèi)進(jìn)行方波伏安法檢測。與QD/Ab2和Si/QD/Ab2相比，使用聚合物納米生物探針的電流信號也分別有5.5倍和2.3倍的增大。對TNF-α的線性檢測范圍為0.01～100