404 金纳米颗粒-全新技术诊断阿尔茨海默病 - Materials Views 中国

金纳米颗粒—全新技术诊断阿尔茨海默病

新创刊的Advanced Healthcare Materials很快将在下个月与大家见面,目前网站上已提供有被接受的文章可供大家阅读。最近发布的一篇文章是来自国家纳米中心蒋兴宇研究组的工作,他们将功能化的金纳米颗粒用于了阿尔茨海默病的诊断和监测。我们邀请了该文章的第一作者刘定斌同学向大家介绍该工作的主要内容。

阿尔茨海默病是一种进行性发展的致死性神经退行性疾病,已成为继心脑血管、肿瘤、外伤后老年人第四位死亡原因。目前临床上阿尔茨海默病的诊断主要依靠病史、脑影像学和神经心理检测,但诊断的灵敏度和特异性均不好,尤其是对处于疾病早期的患者诊断十分困难。脑脊液检查是中枢神经系统受损后的重要辅助诊断手段。阿尔茨海默病的病情与患者脑脊液中的一些蛋白水平息息相关,如Aβ, tau 蛋白等,但是目前还难以高效的检测出这些蛋白。研究表明,随着阿尔茨海默病的病情恶化,脑脊液中乙酰胆碱酯酶(acetylcholinesterase,AChE)的水平显著降低,因此,AChE有望成为阿尔茨海默病的一个辅助诊断指标。

检测AChE的传统方法是Ellman试剂,这种方法的读出方式简单,但灵敏度不高。随着分析化学的发展,越来越多的高灵敏度传感器用于检测AChE,比如电化学检测和荧光检测。这些方法操作繁琐,且需要昂贵的大型仪器。纳米科技的发展给AChE的检测带来了契机。过去10多年,基于金纳米颗粒的可视化检测得到迅猛发展。有两种基于金纳米颗粒的可视化传感器用于检测AChE,一种是基于金纳米颗粒聚集导致的颜色变化,另一种是基于金纳米颗粒的尺寸改变导致的颜色变化,两种方法的读出方式简单,但是灵敏度依然不高,且其在复杂样品中的实际应用未得到证实。所以,发展高效的生物传感器用于检测实际样品中的AChE仍然面临严峻挑战。

本研究利用罗丹明B(RB)修饰的金纳米颗粒(RB-AuNPs)来检测转基因小鼠脑脊液中的AChE水平。RB通过其季铵盐正离子与金纳米颗粒表面的柠檬酸负离子发生静电相互作用,修饰到金纳米颗粒表面。由于金对荧光分子有很强的淬灭能力,导致金表面的RB荧光被淬灭。AChE催化其底物硫代乙酰胆碱(ATC)水解,生成硫代胆碱。由于硫代胆碱的巯基与金的结合力较强,会将金表面的部分RB分子取代,RB从金表面脱落,成为游离的分子,从而使RB的荧光得以恢复;同时,胆碱上的季铵盐基团与金表面剩余的RB的羧基发生静电相互作用,导致金纳米颗粒聚集,使含有RB-AuNPs的水溶液颜色由红色变为紫色或蓝色。通过RB的荧光恢复和与此同时发生的溶液颜色变化,便可准确判断溶液中AChE的水平,从而达到检测AChE的目的。该传感器的检测灵敏度较高,最低的检测浓度能达到0.1mU/mL,该值是目前已知的通过金纳米颗粒所能检测到的最低浓度。

我们利用该AChE传感器检测了转基因小鼠脑脊液中AChE的水平,比较了患有阿尔茨海默病的转基因小鼠与其对照组的脑脊液中AChE的水平。通过药物治疗,患病转基因小鼠脑脊液中AChE水平得以恢复,结果与文献报道符合,表明该传感器具备检测人脑脊液中AChE水平的潜力。和目前常用的检测技术相比,该传感器简单、快速,不需要任何大型仪器,成本低,有助于阿尔茨海默病的早期辅助诊断和疾病监测。

撰稿:刘定斌

Speak Your Mind

*