本技术涉及一种用于生物医学检测和体外诊断的cMyBP-C双模态纳米探针及微流控芯片。该技术采用“层层自组装”方法,以UCN为基础,构建出一种新型的比色-荧光双模态纳米探针,能够实现对cMyBP-C的高效检测。
背景技术
心血管疾病是一类严重影响人类健康的疾病,是我国国民健康的第一杀手。据推算,我国约有3.3亿心血管病人。心血管疾病呈高发,年轻化的趋势,是影响国民健康重要的疾病,同时心血管疾病会诱发多种疾病,尤其是心肌损伤等重大疾病。心肌损伤的诱因是复杂的,可能由各种情况的心肌细胞供血或供氧不足,其他疾病、药物毒性、剧烈运动、恶劣的生存环境、不健康的生活习惯导致,从而造成心肌细胞坏死、凋亡或焦亡,由于成熟心肌细胞不能再生,造成病情恶化,形成心力衰竭。
当出现心肌损伤后,左心室会富集心脏特定的蛋白质并释放入全身血液中,这些特定蛋白质结合炎症指标及其他血液指标形成特定的生物标志物组,根据其释放入血液的时间及浓度的不一致,所示的临床意义不同,监测这些特定的生物标志物释放时间和浓度能揭示心肌损伤的程度。
心脏肌球蛋白结合蛋白C(cardiac myosin binding protein-C,cMyBP-C)是心肌细胞特有的粗肌丝结构蛋白,以磷酸化的形式存在于心肌细胞中,在急性心肌梗塞超早期,完整的cMyBP-C及其水解产物持续大量释放入血,其血液浓度急剧升高,由于其心肌特异性及分子量大,检测血清cMyBP-C浓度可以为心肌损伤的诊断提供帮助。
目前心脏标志物的检测方法主要有化学发光法、一代胶体金或二代免疫荧光法。其中,化学发光法具有灵敏度高、检测范围宽等优点,但其仪器设备昂贵、尺寸较大、实验室要求较高、操作专业性强,并不适用于即时检测等场景。基于层析平台的一代胶体金可通过比色信号实现对靶标的定性可视化检测。二代免疫荧光法可通过荧光信号实现对靶标的定量检测,但受限于层析膜固有的物理属性,如孔隙大小不一,无法保证液体流动一致性等因素,导致检测精度较差(CV≥15%)、灵敏度低,且检测结果随孵育时间不同波动较大。
此外,单一的比色或荧光信号检测面临多种挑战,如①灵敏度限制:单一比色检测无法准确检测低浓度或微弱的信号变化,限制了其在微量分析中的应用;②易受背景干扰:样品的背景颜色、浑浊度或自发荧光物质可能干扰检测信号,导致结果不准确;③线性范围限制:比色及荧光检测分别具有特定的线性范围,超出特定范围后,信号强度与浓度的关系可能不再线性,影响定量分析的准确性;④光漂白现象:荧光检测中,荧光物质可能在持续照射下发生光漂白,影响信号的稳定性和重复性;⑤信号稳定性和可变性:荧光信号可能受环境条件变化的影响,如pH值、温度、离子强度等,导致信号不稳定和可变性。
镧系掺杂的上转换纳米粒子(Upconversion Nanoparticles,UCNPs)因其独特的光物理性质在体外诊断的荧光检测领域显示出巨大潜力。UCNPs能将低能量的近红外光转换为高能量的紫外/可见光,不仅增强光在生物组织中的穿透深度,还有效减少生物组织自荧光的干扰。UCNPs的化学稳定性和低毒性使其适用于生物医学应用,高光稳定性保证了信号可靠性。UCNPs在生物传感、疾病诊断和环境监测等领域具有广泛应用前景。
目前,尚未有基于UCNPs的比色-荧光双模态探针用于检测cMyBP-C的报道,基于此,本发明提供一种基于UCNPs的可检测cMyBP-C的比色-荧光双模态纳米探针,实现对cMyBP-C比色及荧光信号的双模态检测,解决单一信号检测中灵敏度限制、易受背景干扰等技术问题。
实现思路