基于磁性纳米颗粒的绿色荧光碳点免疫传感器用于检测癌症干细胞生物标志物 Nanog 抗原的研究

《Analytica Chimica Acta》：Green emitting carbon dots-immunosensor on magnetic nanoparticles for detection of Nanog antigen as a cancer stem cell biomarker

来自伊朗的研究人员为解决生物流体中 Nanog 抗原因含量低难以精确检测的问题，开展了利用绿色碳点检测 Nanog 抗原的研究。结果显示该方法线性范围为 5.0×10?11 g/L 至 1.0×10?9 g/L，检测限为 1.0×10?11 g/L，为相关研究和临床应用提供了新途径。

　　Nanog 抗原是一种关键的同源盒转录因子，对维持胚胎干细胞的多能性和自我更新起着重要作用。在人体出生后，多数组织中 Nanog 的表达通常会受到抑制或不存在。然而，在癌症进展和转移形成过程中，具有干细胞样特征的癌细胞常常会表达 Nanog。准确检测 Nanog 抗原意义重大，但由于其在生物流体中含量较低，精确识别面临挑战。

近年来，荧光免疫分析（FIA）在生物医学领域愈发重要。该方法基于抗原和抗体的特异性结合，通过荧光标记进行检测。传统免疫分析中，抗体常与荧光团或酶相连，以将目标结合转化为可检测信号。半导体量子点（QDs）常作为荧光免疫分析的探针，但制备 QDs 条件苛刻，且涉及镉、铅等重金属，还需多步交换亲水性配体。

碳点（CDs）是一类具有可调节物理和光学特性的纳米颗粒，具有亮度高、毒性低、表面性质易修饰、抗光漂白性强、生物相容性好及水溶性佳等优点，在生物医学多个领域的荧光免疫分析中应用越来越广泛。磁性纳米颗粒（MNPs）也叫超顺磁性颗粒，可用于生物传感中分离生物分子，通过修饰不同的识别元件，能基于生物亲和力选择性捕获各种分子。

本研究中，研究人员制备了一种基于磁性纳米颗粒的荧光免疫传感器，用于检测癌症患者临床尿液样本中的 Nanog 抗原，探索 Nanog 作为癌症诊断标志物的潜力。该传感器使用两种抗体，Ab₁和 Ab₂。检测抗体（抗 Nanog）（Ab₂）通过 EDC/NHS 功能化与绿色碳点标记。绿色碳点采用简单的固相反应法合成，具有出色的荧光特性、胶体稳定性和分散性，在 400nm 激发下量子效率高达 45.5%。经 APTES 功能化的磁性纳米颗粒（MNPs）制备后，再用抗 Nanog 抗体（Ab₁）修饰，作为夹心免疫分析中的捕获探针，有效缩短了磁分离时间。

实验所用化学试剂包括 N - 羟基琥珀酰亚胺（NHS）、1 -（3 - 二甲基氨基丙基）- 3 - 乙基碳二亚胺盐酸盐（EDC）、0.1M PBS（pH7.4）、APTES（3 - 氨丙基三乙氧基硅烷）、氯化亚铁四水合物（FeCl₂·4H₂O）、氢氧化铵（NH₄OH）、尿素、二水合柠檬酸三钠等，单克隆抗 Nanog 抗体（小鼠源）购自伊朗的 Padzacompany 公司。

研究通过热解方法，选取尿素和柠檬酸三钠的最佳摩尔比（1:1）合成绿色碳点，产率为 45.5%，浓度为 2g/L。绿色碳点在紫外 - 可见光谱范围内有吸收峰，230 - 270nm 的吸收归因于 C=C 的 π-π?跃迁，300 - 330nm 的吸收则是由于 C=O 的 n-π?跃迁。

研究结果表明，随着样本中 Nanog 抗原浓度的增加，荧光明显增强。在最佳实验条件下，Nanog 的线性检测范围为 5.0×10^?11 g/L 至 1.0×10^?9 g/L，检测限（LOD）为 1.0×10^?11 g/L。该研究开发的生物传感器方便且灵敏度高，为生物研究和临床应用中定量检测 Nanog 提供了有力工具，同时也拓展了绿色发光碳点（CDs）作为免疫分析探针的应用。