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第41卷第3期             沈   俊，陈 莹，王 鑫，等. 基于纳米材料的临床检验与诊断技术研究进展［J］.
                  2021年3月                     南京医科大学学报（自然科学版），2021，41（03）：450-459                       ·451 ·


                究。这些基于纳米材料的检测技术常常具有高灵                             性在生物医学领域获得了极为广泛的应用。目前
                敏度、高特异度、检测速度快等特点，因而在早期诊                           常用的传统荧光染料主要有荧光素染料、罗丹明类
                断、快速诊断、及时检验（point⁃of⁃care testing，POCT）           染料、菁染料等，在不同的检测方法中发挥着重要
                                                                      ［8］
                                                     ［3］
                等方面具有极大的潜力。此前，李万万等 和张苏                            作用 ，但与此同时，这些染料也存在着光淬灭率
                    ［4］
                琳等 分别对基于纳米材料的体外诊断技术进行了                            高、对pH值敏感、发射光谱宽等问题。
                介绍，其中前者侧重对纳米材料的介绍；后者侧重于                               QD 又称胶体半导体纳米晶，是一种具有独特
                医学研究。本文将对应用于临床检验与诊断领域的                            光物理性质的半导体纳米晶，自 20 世纪 80 年代发
                                                                                                             ［9］
                常见纳米材料，以及近年来基于纳米材料的蛋白、核                           现以来，迅速成为纳米科学和纳米技术的前沿 。
                酸检测技术等方面的最新研究进展作一综述。                              QD 具有抗光漂白性强、激发光谱宽、发射光谱窄、
                                                                  不易化学降解、荧光寿命长、发射光的颜色随粒径
                1  常见纳米材料
                                                                  变化等特点      ［10］ ，可突破传统染料的局限性，实现在
                    纳米材料是指在三维空间中至少有一维处于                           同一激发波长下对不同物质的检测。QD 可用于检
                纳米尺寸（0.1~100 nm），或由它们作为基本单元构                      测各种抗原物质、病原体和生物分子，也可用于对
                成的材料，具有独特的磁性、光学、热力学性质等尺                           组织、细胞进行免疫标记等            ［11］ ，在分子生物学、细胞
                寸依赖性理化性质。随着纳米技术的发展，纳米材                            生物学、基因组学、蛋白质组学、药物筛选、生物大
                料在体外诊断领域的应用也引起了越来越多的关                             分子相互作用等研究中有极大的应用前景 。
                                                                                                       ［12］
                注。在表面修饰抗体、探针或其他生物识别元件                                 Suzuki 等 ［10］ 用 QD 和抗体开发了一种量子点连
                后，可使纳米材料在自身特性的基础上获得对特定                            接免疫吸附法（QLISA），并基于这种方法建立了一种
                检测对象的靶向性。在众多纳米材料中，磁性纳米                            微量IL⁃6的检测方法，可用于0.05 ng/mL 级别IL⁃6的
                粒（magnetic nanoparticle，MNP）、量 子 点（guantum        检测。Zhou等     ［13］ 对一种基于QD的高灵敏度肌钙蛋
                dot，QD）和纳米金粒子（gold nanoparticles，AuNP）在           白的检测方法进行了评估，该方法将 1~2 h 的检测
                体外诊断领域的研究较为常见。                                    时长缩短至12 min，且使用全血标本，保证了对急性
                1.1  MNP                                          心肌梗死（acute myocardial infarction，AMI）较高的
                    MNP是一种具有超顺磁性的纳米材料，即当外                         诊断效率，更适用于POCT的检测和快速诊断。
                磁场存在时，MNP具有磁性，而当外磁场撤离时磁性                          1.3  AuNP
                消失。在MNP上连接单克隆抗体、核酸探针等，靶向捕                             AuNP 作为人类最早认识并应用的纳米材料之
                获目标物质后，通过外加磁场，使目标物质被吸附而                           一，在整个纳米材料研究领域中占据着重要地位。
                滞留于磁场中，而使其他物质被分离。通过这种磁分                           AuNP具有易于表面修饰、较高的生物相容性、独特
                离技术，可达到在短时间内完成分离和富集的目的，                           的光学特性等特点         ［14］ ，应用于诸多体外诊断的检测
                                        ［5］
                从而提高检出率。张俊仙等 用抗酸染色、普通PCR                          体系中，如在生物条形码技术（bio⁃barcode assay，
                和磁纳米捕获⁃PCR方法检测确诊肺结核病患者痰标                          BCA）中，利用 AuNP 比表面积大、易于表面修饰等
                本中的结核分枝杆菌，结果显示由于结核分枝杆菌                            特性，在AuNP上修饰了大量单链DNA，这是实现该
                得到浓缩、聚集和纯化，除去了不利于PCR扩增的抑                          技术“信号扩增”的关键          ［15-16］ ；借助AuNP的纳米材料
                制因子，磁纳米捕获⁃PCR技术的检测阳性率远高于                          表 面 能 量 转 移（nanometal surface energy transfer，
                抗酸染色检查（27.0%）和普通PCR检测（47.4%），达                    NSET）特性，Yuan等     ［17］ 构建了一种能对尿液标本中
                                     ［6］     ［7］
                到了82.9%。此外，徐源 、黄伟等 团队也利用MNP                       精胺进行痕量检测的方法，证明了其能成为有机染
                的富集纯化能力，分别构建了对外周血循环肿瘤细胞                           料猝灭剂的替代品，可以为各种生物分析物构建可
               （circulating tumor cells，CTC）和手足口病肠道病毒的            激活探针；此外，也有研究者发现，在PCR反应体系
                检测方法，均具有较为可靠的诊断性能。                                中加入适量的 AuNP，可减少引物和单链 DNA 模板
                                                                                                  ［18］
                1.2  QD                                           之间的错配，提高PCR反应的特异性 。
                    荧光标记技术是指将能发射荧光的物质通过
                                                                  2 纳米材料在蛋白质检测分析中的应用
                共价结合或物理吸附等方式标记于所研究分子的
                某个基团上，用它的荧光特性来反映研究对象的信                            2.1 邻位连接技术
                息。面世以来，荧光标记技术以其独特的优势和特                                邻位连接技术（proximity ligation assay，PLA）是
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