近日, 杭州师范大学材料与化学化工学院黄又举教授团队在爱思唯尔化学传感器和生物传感器类期刊Sensors and Actuators: B. Chemical (Q1, IF = 7.460)上发表研究论文《DNA precisely regulated Au nanorods/Ag2S quantum dots satellite structure for ultrasensitive detection of prostate cancer biomarker》(Sens. Actuators B Chem., 2021, 347, 130585)

前列腺癌(PCa)被认为是一种世界范围的恶性肿瘤，是老年男性的第二大致命肿瘤。鉴定用于PCa早期检测的特定标志物将在某种程度上解决这一重要问题。诊断PCa的最广泛的生物标志物是前列腺特异性抗原(PSA)。但许多案例研究中基于PSA的表达水平也可能会存在误判。例如，在癌症的活检中未发现PSA水平升高，而在前列腺炎中PSA过表达。因此需寻找新颖的癌症特异性标志物用于早期诊断。在初步评估和研究中，与PSA相比，前列腺癌基因3(PCA3)为PCa诊断提供了广阔前景。该基因在癌性前列腺组织中的表达要比良性前列腺组织中的表达高60-100倍，具有极好的癌症特异性。并且，其用于恶性前列腺癌的诊断准确率接近100％。PCA3的检测已通过聚合酶链反应(PCR)，电化学方法，表面增强拉曼散射，比色法和时间分辨荧光法等方法实现。但这些检测方法仍无法实现对特其在复杂样品中的灵敏检测。

  在此工作中，基于荧光分析法响应速度快，灵敏度高，无损和实时监测的优点，以及贵金属增强荧光可进一步提高荧光探针灵敏度的优势。在相关的背景调研和启发下，杭州师范大学材料化学与化工学院的黄又举团队提出了，通过结合等离子体金纳米棒(Au NRs) 和近红外硫化银量子点(NIR Ag₂S QDs)，开发了PCA3的新型高灵敏和高选择性的生物传感检测平台。如图1所示，基于PCA3序列的长度恰好满足贵金属增强荧光的最佳距离，我们分别设计核酸序列DNA1和DNA2用于Au NRs的修饰和Ag₂S QDs的合成，在目标物PCA3的存在下通过碱基互补配对原则形成荧光增强的卫星超结构，从而根据近红外荧光信号的变化实现PCA3的灵敏检测。同时，也通过使用不同链长的DNA作为间隔来控制Ag₂S QDs和Au NRs之间的距离，进一步验证了Au NRs和Ag₂S QDs之间最佳的荧光增强距离与PCA3序列长度是完美匹配的。并且，该探针可用于分析前列腺癌细胞PC-3和LNCap细胞裂解物中的PCA3。据我们所知，这是荧光增强的近红外Au NRs@Ag₂S QDs超结构探针首次用于高灵敏检测PCA3，为将来检测其他生物标志物提供了新的策略。

图1 课题设计示意图。A) 不同链长DNA对量子点荧光影响的示意图；B) Au NRs@Ag₂S QDs超结构用于前列腺癌生物标志物PCA3检测的示意图；C) 血液及前列腺癌细胞中PCA3检测的示意图。

杭州师范大学和燕山大学联合培养研究生贾鹏德为论文第一作者，杭州师范大学青年教师丁彩萍博士、黄又举教授和燕山大学张振琳副教授为该论文的共同通讯作者, 杭州师范大学为第一通讯单位。该工作得到了国家自然科学基金面上项目、青年基金、中英合作项目、杭州师范大学启动基金、安徽省重点研发计划和河北省自然科学基金等项目的资助。

论文链接：https://doi.org/10.1016/j.snb.2021.130585