基于“荧光开关”与质谱增敏技术灵敏性检测碱性磷酸酶的体内分析新方法文献综述

 2022-12-26 04:12

开题报告内容:(包括拟研究或解决的问题、采用的研究手段及文献综述,不少于2000字)

一、课题背景

碱性磷酸酶(ALP或AKP)是一种膜结合酶,能够有效地对底物分子(蛋白质等)起到去磷酸化作用,使细胞在完成应激反应之后恢复到正常状态。ALP具有多种同工酶,其广泛分布于人体多个组织,最终经肝脏向胆外排出。目前已发现了肝脏、骨细胞、胎盘、癌细胞、小肠绒毛上皮细胞等多个产生来源。人体血清ALP水平异常除了与生理性因素(如儿童生长发育期、孕妇妊娠期、骨折愈合期等)有关之外,还与肝功能疾病、骨病、肾病甚至癌症都有密切关系。因此它是各种疾病状态的一种重要生物标记物,在临床诊断中被广泛应用。而能够准确且灵敏地测定ALP对于理解基础生化过程和临床诊断都至关重要。

目前为止,多种碱性磷酸酶的测定方法已被报道,包括光谱法、比色法、荧光法、表面等离子体共振法、电化学法、同位素标记法以及色谱法等。方法看似很多,实则各有弊端。例如,传统的比色法和荧光法使用的染料稳定性差,水溶性差,且价格昂贵;同位素标记法则具有复杂的合成、纯化、修饰过程,易影响ALP活性。而与此同时,ALP在生物系统中的自然表达处于较低的丰度水平,因此ALP的检测易受人体血清的干扰。而许多已报道的方法不具备足够的灵敏度和选择性,无法准确灵敏地检测生物样品中的ALP水平,极大地限制了它在生物测定、定量评估和医学诊断中的应用。因此急需建立一个高灵敏度、高选择性、低样品消耗的ALP活性检测方法。

而近年来,基于纳米材料的信号放大方法在高灵敏度、高选择性的ALP检测中受到越来越多的关注。半导体量子点(QDs)具有光稳定性好、荧光寿命长、激发带宽、斯托克斯位移大、发射光谱窄且大小可调、量子产率高、单量子点修饰表面积大等优点,因此,已被用于多色成像、光学条形码和通过不同传感机制进行多元分析。

而质谱技术(MS)由于其灵敏度高、通量大、自动化程度高等优点,广泛用于生物样品分析。但是质谱技术测定蛋白类样品的弊端也是明显的。目前为止可以直接在蛋白水平测定的只有MALDI-TOF-MS,其余均需进行酶切处理。而MALDI-TOF-MS技术仍然存在合适的基质难寻、样品分子与基质难以均匀形成共结晶等问题。

因此我们拟研究基于MS的信号放大方法。质谱条码是一种质谱灵敏增强试剂,易被质谱检测到,常与目标生物分子结合以增强其质谱信号。

基于以上,我们提出设计一种荧光开关来灵敏性可视化定量检测ALP活性,同时经质谱条码修饰的量子点(QDs)放大LC-MS/MS信号。

二、要解决的问题

建立基于LC-MS/MS的ALP检测新方法,避免LC-MS直接检测蛋白类药物的弊端,同时提高ALP活性检测方法的灵敏度和选择性,为复杂基质中ALP的痕量检测提供准确可靠的方法,也为蛋白类药物的定量分析提供新方法和新思路。

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