Small Methods:过氧化氢电化学传感器用于肿瘤诊断

癌症是一种严重威胁人类健康的疾病,目前肿瘤诊断方法主要依赖影像学检查和组织病理学检查。影像学存在检查费用高且不能确诊的问题,组织病理学检查又有制样繁琐且耗时长的不足,通常三甲医院的病理结果需要较长时间,基层医院等待时间更长。因此,肿瘤快速诊断方法的研究至关重要。过氧化氢(H2O2)作为生物体内重要的生物活性分子,广泛地存在于生物体内的组织和器官,不同浓度的H2O2对生物体内免疫系统调节、信号传导、细胞氧化损伤等具有重要影响,其与肿瘤等多种疾病的发生发展密切相关。已有H2O2检测方法有灵敏度低、检测时间长、成本高和稳定性不好等缺陷,且目前采用电化学方法进行肿瘤诊断的报道极少。因此,以H2O2作为生物分子标志物实时检测H2O2水平对肿瘤疾病的评估诊断具有潜在应用值得研究。

近日,四川大学华西医院生物治疗国家重点实验室钱志勇教授团队报告了一种过氧化氢电化学传感器创新性地运用于肿瘤诊断的研究。本研究构建了一种用于实时检测细胞和组织释放H2O2的电化学传感器,研究人员采用简单高效的一步法制备了PtNi-N-rGO纳米复合材料,实现了复合结构协同增强催化H2O2还原。其独特的复合结构使该传感器体现出对H2O2的低检测限(2.8 nM)、即时响应特性(<6 s)、以及良好的抗干扰性。基于这一传感技术,研究者检测了十多种高发肿瘤的细胞,正常细胞和肿瘤细胞释放的H2O2信号均存在显著差异,提示该方法可能可以区别肿瘤组织和正常组织。继而,研究者检测了三种动物体内肿瘤模型,发现肿瘤组织及肿瘤转移组织释放的H2O2信号均显著区别于正常组织,进一步证实H2O2可以作为标志物进行肿瘤诊断评估。研究人员还进行了传感器使用条件及材料毒性的安全性评价实验,并进一步分析了传感器的传感机理。该方法安全便捷,不需要专业人员操作,仪器小型轻便且成本低。本研究为实现电化学传感器在肿瘤诊断的应用提供实验依据,进一步地为组织病理学诊断提供了一种辅助检测方法,协同提高诊断准确度,希望这种传感技术可以提高基层医院的肿瘤诊断水平,其具有潜在的应用前景。

该研究工作第一作者为四川大学华西医院生物治疗国家重点实验室博士研究生于艳,通讯作者为四川大学华西医院生物治疗国家重点实验室钱志勇教授。相关研究以“A Nonenzymatic Hydrogen Peroxide Electrochemical Sensing and Application in Cancer Diagnosis”为题发表在Small Methods上(DOI: 10.1002/smtd.202001212),该研究工作得到了国家自然科学基金项目和华西医院135计划等项目的资助。