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威尼斯游戏平台网站-(金华)有限公司科研团队开发DNA损伤标志物的高灵敏度光电化学传感检测方法

作者:张碧红 添加日期:2023-01-09 14:57:37 阅读次数:

近日,威尼斯游戏平台网站-(金华)有限公司质量与安全工程学院郭良宏团队在国际知名学术期刊Biosensors and Bioelectronics上发表题为“A Cathodic Photoelectrochemical Immunoassay with Dual Signal Amplification for the Ultrasensitive Detection of DNA Damage Biomarkers”的论文,报道团队开发的DNA损伤标志物高灵敏度光电化学传感检测方法。论文第一作者为威尼斯游戏平台网站-(金华)有限公司质量与安全工程学院青年教师张碧红博士,通讯作者为李敏杰副教授、郭良宏研究员。

化学品的毒性筛查和风险评估对生态安全和人类健康至关重要。尤其是基因毒性物质,因为它与突变性,致癌性和癌症密切相关。目前化合物的基因毒性评价主要是通过动物试验和细胞测试方法进行的,虽然这些方法已被广泛应用,但其费用高昂、周期长,不适合大批量化合物的毒性筛查。针对这些方法的不足,近年来国内外工作者提出了基于生物标志物的分子检测方法,其中磷酸化组蛋白H2AX (γH2AX)是DNA双链断裂(最严重的DNA损伤形式)的生物标志物,同时也是一种早期敏感的基因毒性效应标志物。迄今为止,已经开发了各种用于γH2AX检测的技术,尤其是免疫技术,如免疫印迹、免疫荧光显微镜、流动分析和酶联免疫分析等。令人遗憾的是,这些方法仍然存在一些缺点。例如,预处理步骤繁琐、耗时,动态范围有限,灵敏度低等。因此,开发快速、超灵敏的分析方法进行准确、可靠的γH2AX检测十分迫切。

本工作开发了一种具有双信号放大的新型阴极光电化学(PEC)免疫分析法,用于快速和超灵敏地检测细胞裂解液中的γH2AX,最终实现基因毒性化合物的快速筛查和毒性评估。利用二抗/金纳米颗粒/葡萄糖氧化酶共轭偶联物作为标记检测抗体,首先在96孔板上进行了针对γH2AX的夹心免疫反应。共轭物的引入提高了葡萄糖氧化酶对葡萄糖的催化性能,进而增加了H2O2的产生,提供了信号放大的第一个机制;接着,将含有H2O2的免疫反应产物注入电解池中,进行光电化学反应。H2O2作为电子受体,可在富含氧空位的Bi2+xWO6光电阴极上发生光还原反应, 放大光电流,此外,氧空位既是H2O2的吸附位点,又是H2O2的活化位点,从而进一步增强了光电流,为信号放大提供了另一种机制。 基于此,建立了γH2AX的超灵敏检测平台,线性范围为0.01-500 ng/mL,检出限为6.87 pg/mL (S/N=3),比现有传感检测方法的灵敏度提高了30倍。通过检测暴露于已知基因毒性化学物质的细胞裂解液中的γH2AX,验证了该测定方法的实用性。本工作为基因毒性化学品的筛查提供了一个快速、可靠的工具,并为环境风险评估开辟了一条新的道路。

该工作得到国家自然科学基金(22036005),浙江省重点研发计划项目(2021C03057)的支持。

全文链接:https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0956566322010922

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