基于多孔鉑納米球的白細胞介素-8超靈敏檢測電化學免疫傳感方法研究

(1.內蒙古科技大學包頭醫學院，內蒙古 014060；2.重慶醫科大學臨床檢驗診斷學教育部重點實驗室，重慶 400016；3.重慶醫科大學附屬大學城醫院檢驗科，重慶 401331)

研究與討論

基于多孔鉑納米球的白細胞介素-8超靈敏檢測電化學免疫傳感方法研究

李麗娜1蒲勤麗1何榮2李俊龍3謝國明2石繼飛1

(1.內蒙古科技大學包頭醫學院，內蒙古 014060；2.重慶醫科大學臨床檢驗診斷學教育部重點實驗室，重慶 400016；3.重慶醫科大學附屬大學城醫院檢驗科，重慶 401331)

超靈敏檢測白細胞介素-8(IL-8)有助于口腔癌的早期診斷。本實驗采用多孔鉑取代天然的辣根過氧化物酶，催化雙氧水(H2O2)實現信號轉化與放大，構建了一種超靈敏的IL-8無酶電化學免疫傳感器。采用透射電鏡(TEM)和紫外可見吸收光譜(UV-Vis)對合成的多孔鉑納米酶進行形態和性能驗證, 利用交流阻抗法(EIS)、循環伏安法(CV)和方波伏安法(SWV)進行電化學性能表征。在最優的條件下，該方法的檢測范圍是100～5000 fg/mL，檢出限為85 fg/mL (S/N=3)。將IL-8標準加入唾液中進行檢測仍得到很好的結果, 該方法對輔助口腔癌的早期診斷和治療有潛在的應用價值。

白細胞介素-8 口腔癌 多孔鉑納米球 類過氧化物酶 電化學免疫傳感器

1 引言

口腔癌是全世界最常見的惡性腫瘤之一，五年生存率在50%～60%之間，每年新發病例超過50萬[1]。口腔癌早期檢測率低，腫瘤病灶會很快的惡化并發生轉移，導致后期患者治療困難，極大影響了術后生存率[2]。現目前臨床常用的口腔癌診斷金標準為活體組織檢查，但活體組織檢測存在明顯的不足[3]：活檢具有侵入性，檢測程序復雜，且需要麻醉和外科輔助；通過組織活檢微小癌變可能無法檢測，造成漏診或誤診；活檢結果受人為主觀判定影響較大。因此，亟需建立針對口腔癌無創、早期檢測的新方法，實現對口腔癌的早期診斷、治療，減少腫瘤患者的死亡率[4]。

口腔癌中鱗癌占的比例最高[5, 6]，最近研究表明，唾液中的白細胞介素8(IL-8)作為口腔癌的腫瘤標志物有著很高的特異性，對口腔癌早期診斷、治療以及預后都具有重要意義[7, 8]。唾液是一種無創性簡便易得的體液，儲存方便。因此，對唾液中IL-8檢測能夠為臨床對口腔癌輔助診斷提供一種無創、快速、簡單的方法。

近年來，隨著納米技術的不斷進步，研究者將納米材料引入到生物傳感中，利用納米材料的導電性、光學特性，以及物理學特性等，提高檢測的準確性、靈敏度[9-12]。其中，納米酶的研究是最成熟的納米技術之一[13-15]。納米酶與天然酶相比：催化性能更高，合成簡單易操作，成本低廉，性能更穩定，不易受PH、溫度等環境影響，實用性更強[13, 16, 17]。在眾多納米酶材料中，鉑的催化性能尤為突出[18-20]。本研究對普通的鉑納米粒子與多孔鉑納米球(MPN)進行催化性能對比，由于獨特的多孔物理結構，使得MPN具有更優的電化學催化性能、類過氧化物酶特性及生物兼容性[21]。將MPN與抗體整合，特異性識別目標物。運用電化學的方法，催化H2O2發生氧化還原反應，產生電化學信號，實現信號的轉化與放大，大大提高了IL-8的檢測靈敏度。

本實驗采用具有類過氧化酶性質的MPN與ELISA雙抗體夾心的方法整合構建了一種簡單的電化學免疫傳感器。如圖1A所示，首先，合成MPN以及抗體功能化的MPN(MPN@Ab2)，具體合成見補充文獻。再構建檢測IL-8的電化學免疫傳感器，如圖1B所示，將IL-8的抗體固定到處理好的金電極表面，用胎牛血清(BSA)封閉未修飾位點。當有目標物IL-8存在時，IL-8通過抗原抗體特異性識別的原理結合到電極表面。再加入IL-8抗體功能化的MPN，在電極表面形成雙抗體夾心結構。當加入一定濃度的H2O2時，H2O2被MPN催化發生氧化還原反應，產生電流信號。因MPN與天然辣根過氧化物酶相比具有超高的催化效率，且性能穩定，大大提高分析檢測的靈敏度。此外，由于MPN同時也具有極好的電催化性能，可進一步擴增電流信號。運用納米材料對傳統ELISA進行改進，結合電化學超靈敏信號轉化，可實現對IL-8的超靈敏檢測。見圖1。

2 實驗部分

2.1 試劑與儀器

氯鉑酸鉀(K2PtCl4)，上海阿達瑪斯試劑有限公司；多聚環氧乙烷-甲基丙烯酸甲酯嵌段共聚物(PEO(10500)-b-PMMA(18000))，西安瑞禧生物科技有限公司；四氫呋喃(THF)、胎牛血清(BSA)，美國西格瑪公司；白細胞介素-8(IL-8)，IL-8抗體，北京博奧森生物技術有限公司；加樣緩沖液，大連寶生物工程有限公司；硝酸(HNO3)，重慶川東化工有限公司；維生素C(AA)，上海生工生物工程有限公司。

電化學工作站：CHI660D,上海辰華儀器有限公司；紫外-可見分光光度計：NANO-DROP1000，美國賽默飛世爾科技公司；透射電子顯微鏡：Hitachi-7500，日本日立公司；超聲儀：昆山禾創超聲儀器有限公司；恒溫孵箱：DZF-6020，上海博訊實業有限公司。

2.2 MPN與MPN@Ab2的制備

參考相關文獻合成MPN及MPN@Ab2[21,22]：如圖2所示，將4 mg PEO(10500)-b-PMMA(18000)加入到240μL無水THF中，超聲1 min完全溶解。然后將0. 5 mL的HNO3(0.1 M)，1 mL的AA(0.1 M)加入到混合溶液中，超聲1 min混勻。再加入760 μL去離子水，使最終體積為3 mL。放室溫下反應15 h，直至溶液完全變黑。將反應完的溶液14000 rpm離心20 min,去除上清液。再用THF和超純水洗滌，14000 rpm離心20 min，連續3次，去除未反應完的PEO(10500)-b-PMMA(18000)。4 ℃避光保存。

圖1 電化學免疫傳感器構建原理圖A：多孔鉑納米球制備及抗體修飾示意圖；B: 電化學IL-8免疫傳感器檢測原。

將Ab2加入到前面制備好的MPN中， 溶液中Ab2的終濃度為100 μg/mL,充分混勻，在室溫下攪拌反應24 h。將反應完全的MPN@Ab2用三次連續的洗滌離心純化，4 ℃避光保存待用[23]。

2.3 傳感器的制備和檢測

首先，分別用0.3和0.05 μm直徑的氧化鋁粉末打磨金電極，直至金電極表面光滑成鏡面。將打磨好的金電極分別在超純水、無水乙醇、超純水中超聲10 min，氮氣干燥。新鮮配置食人魚溶液(98%的H2SO4與30%的H202體積比3∶1)，加10 μL食人魚溶液于金電極表面，放置10 min，用超純水徹底清洗電極，氮氣干燥[24]。向電極表面加入IL-8 抗體(10 μL，50 μg/mL，)，蓋上蓋防止液體蒸發，避光、室溫放置10 h，探針通過Au-NH2鍵固定在金電極上，用去離子水清洗。滴加BSA(10 μL, 10 mg/mL)溶液在探針修飾后的金電極上，室溫1 h，封閉金電極上未結合的位點，用去離子水清洗去除未結合的多余BSA。然后將不同濃度的IL-8(10 μL)溶液繼續滴加在探針修飾的電極上，37 ℃孵育30 min。IL-8通過抗原抗體的特異性識別作用結合到電極表面，用去離子水清洗去除未結合的IL-8。隨后將MPN@Ab2(10 μL)滴加到電極上，37 ℃孵育1 h，用去離子水清洗。電化學工作站方波伏安法檢測，參數為：初始電位，-0.50 V；終止電位,0.05 V；電位增量,0.004 V；振幅,0.05 V；頻率，50 Hz；靜置時間,2 s。

3 結果與討論

3.1 MPN的表征

采用透射電鏡(TEM)和紫外可見吸收光譜(UV-vis)對MPN進行形態學表征。如圖2A所示，MPN的透射電鏡結果呈均勻分布的球形結構，平均直徑約100 nm，鉑納米球上可見隨機分布的大小不一的孔，平均孔徑約11 nm。此外，實驗對材料酶催化性能進行驗證，并與鉑納米粒子做了酶催化效率對比。取相同濃度的Pt納米粒子(PtNPs)(管2)與MPN(管3)，并做了陰性對照(管1)。由于MPN多孔結構，粒子比表面積大，使得催化性能明顯高于普通的PtNPs。

采用紫外可見吸收光譜對MPN進行表征(圖2B)。單純的MPN無明顯吸收峰；抗體在約280 nm處有特征吸收峰。當MPN與抗體功能化形成納米復合物后，在280 nm處出現抗體的特征峰。證明抗體與MPN結合。

圖2 納米材料表征 A.MPN透射電子顯微鏡成像；插圖：酶的性能驗證；B.納米材料紫外分光光度計表征。

3.2 生物傳感器的電化學表征

在含有[Fe(CN)6]3-/4-(5 mM)和KCl(0.1 M)的PBS (pH 7.4)中,對傳感器的不同修飾過程進行了循環伏安法(CV)測定。如圖3A所示:[Fe(CN)6]3-/4-在電極表面發生氧化還原反應,裸金電極出現一對較大可逆的氧化還原峰(曲線1),在電極表面修飾上Ab1后,電極的氧化還原峰電流略有降低(曲線2),這是由于抗體修飾在電極上阻礙了電子傳遞。在Ab1/Au表面繼續修飾BSA封閉后,氧化還原峰電流進一步降低(曲線3)。當在電極表面結合了目標物IL-8后,電極的氧化還原峰電流同樣下降(曲線4)。最后加入MPN@Ab2,電流進一步下降(曲線5),電流信號的改變與電阻抗的改變結果相符，表明層層修飾成功。

電極表面生物膜的形成影響電極的絕緣性質,從而導致電阻的變化,因此可利用電化學阻抗譜(EIS)分析法進一步反映電極表面的修飾過程。圖3B顯示的是采用Randles模式進行等效電路擬合后的阻抗圖譜。結果顯示：裸金電極(曲線1)電阻較小。與裸金電極相比，修飾了Ab1的電極(曲線2)電阻明顯增加,這是由于Ab1在電極表面有阻止電子傳遞的作用。在電極上進一步修飾封閉劑BSA(曲線3)后,阻抗值進一步增大,表明電極表面電子阻礙作用增大。在加入目標物IL-8后，電極(曲線4)阻抗繼續增加，表明IL-8與Ab1特異性識別結合。當加入MPN@Ab2復合物后，在電極表面形成雙抗體夾心結構，電極(曲線5)阻抗進一步增加。

3.3 實驗條件優化

為了使該生物傳感器達到最優分析能力，實驗對Ab1固定的濃度、Ab2的濃度、目標物反應的時間及H2O2的濃度進行了優化。如圖4A所示，隨著Ab1濃度增加，電信號也隨之增加，當Ab1濃度達到50 μg.mL-1時，信號值達到高峰。隨后，繼續增加Ab1的濃度對信號變化影響不明顯，表明過高的Ab1表面密度可產生空間位阻效應，降低雜交效率。因而我們采用的Ab1濃度為50 μg/mL，并運用于后續實驗。

Ab2濃度也是影響信號輸出效率的關鍵因素，我們對與MPN反應的Ab2濃度進行了優化。如圖4B所示，隨著Ab2濃度增加，電信號也隨著增加，當Ab2濃度達到100 μg/mL時，信號值達到高峰。隨后，繼續增加Ab2的濃度對信號不再增加，表明過高的Ab2表面密度可產生空間位阻效應，降低雜交效率。因而我們采用的Ab2濃度為100 μg/mL，并運用于后續實驗。

目標物IL-8在電極表面反應的時間會影響傳感的器的分析結果，時間太短會導致反應不充分。因此對目標物反應的時間進行了條件優化，如圖4C所示，隨著反應的時間增加，電信號也相應增加，當反應的時間為35 min時，信號值達到高峰。隨后，繼續增加反應的時間對信號變化影響不明顯。因而我們采用反應的時間為35 min，并運用于后續實驗。

H2O2的濃度決定最終氧化還原反應產生的電化學信號，因此必須對H2O2的濃度進行優化。如圖4D所示，隨著H2O2的濃度增加，電信號也相應增加，當H2O2的濃度達到0.5 mM時，信號值達到高峰。隨后，繼續增加H2O2的濃度對信號變化影響不明顯。因而實驗采用H2O2的濃度為0.5 mM，并運用于后續實驗。

圖4 實驗條件優化條件優化：A.Ab1濃度響應；B. Ab2濃度響應；C.目標物在電極表面反應時間響應；D.H2O2濃度響應

3.4 生物傳感器的分析性能

在最優化實驗條件下，本方法的分析性能用示方波伏安法(SWV)進行評估。將0～500000 fg/mL不同濃度的目標物檢測得到的結果顯示在圖5A。圖5B說明隨著目標物濃度增加，信號也隨之增加。當目標物濃度在100～5000 fg/mL范圍時，其回歸方程為:I= 1.49 logC-1.99,相關系數R2=0.987，檢出限為35 fg/mL (S/N=3)，信號的增加與目標物濃度的對數有比較好的線性關系。

圖5 免疫傳感器檢測線性分析A.生物傳感器對不同濃度目標物的SWV電流響應圖；(a-n:0 fg/mL, 10 fg/mL, 100 fg/mL, 250 fg/mL, 500 fg/mL, 1000 fg/mL, 2500 fg/mL, 5000 fg/mL, 10000 fg/mL, 25000 fg/mL, 50000 fg/mL, 100000 fg/mL, 500000 fg/mL)；B.電流響應與IL-8濃度相關曲線；插圖：電流響應與濃度對數關系曲線。誤差線表示檢測的標準差(n=3)。

3.5 特異性、重復性以及穩定性驗證

對該檢測方法的特異性、重復性及穩定性進行了驗證。如圖6A所示，選取IL-6、ATP作為IL-8檢測的干擾蛋白，對檢測特異性進行初步驗證。結果顯示在檢測非目標物樣本時信號有明顯差異，混合樣本對目標物檢測也不會有干擾，表明該方法分析抗干擾能力好。如圖6B所示，取低(150 fg/mL)、中(50000 fg/mL)、高(5000 fg/mL)三種濃度的目標物，分別用3根不同的電極用該方法進行檢測，結果顯示重復性良好。如圖6C所示，將高濃度組電極存儲于4 ℃冰箱，連續檢測5天，結果顯示該方法具有很好的穩定性。

圖6 電化學免疫傳感器分析性能A.特異性實驗；B.重復性實驗；C.穩定性實驗。

3.6 實際樣本檢測

為了驗證本實驗構建的電化學免疫傳感器在唾液樣本中的應用，將不同濃度的IL-8標準加入到健康人的唾液中，用本實驗的方法進行檢測，如表1所示，在唾液中的檢測結果與標準加入的IL-8量大體一致。回收實驗結果證明本實驗構建的生物傳感器準確性良好，可用于口腔癌的唾液樣本的檢測。

表1 將不同濃度的IL-8標準加入唾液中檢測結果

4 結論

本實驗建立了一種靈敏的電化學免疫傳感器用于口腔癌標志物IL-8的檢測。利用MPN類過氧化酶催化H2O2發生氧化還原反應實現信號擴大。本方法可實現無創、超靈敏檢測，擁有低的檢出限85 fg/mL和寬的檢測范圍100～5000 fg/mL。此外，本方法檢測唾液標本也得到很好的效果。本傳感器的構建為口腔癌的無創性篩查，早期診斷以及預后評估提供強有力的技術支持。

[1]溫玉明, 華成舸, 王昌美, 等. 口腔癌的綜合治療. 中華口腔醫學雜志, 2003, (1)：頁碼.

[2]Herman M P, Dagan R, Amdur R J, et al. Postoperative radiotherapy for patients at high risk of recurrence of oral cavity squamous cell carcinoma. The Laryngoscope. 2015, 125 (3), 630-635.

[3]Herrero R, Castellsagué X, Pawlita M, et al. Human papillomavirus and oral cancer: the International Agency for Research on Cancer multicenter study. J Nati Cancer I, 2003, 95 (23), 1772-1783.

[4] Messadi D V. Diagnostic aids for detection of oral precancerous conditions. Int J Oral Sci. 2013, 5 (2), 59-65.

[5]Kaseb H O, Fohrer-Ting H, Lewis D W, et al. Identification, expansion and characterization of cancer cells with stem cellproperties from head and neck squamous cell carcinomas. Exp Cell Res. 2016, 348 (1), 75-86.

[6] Hasegawa T, Yanamoto S, Otsuru M, et al. Retrospective study of treatment outcomes after postoperative chemoradiotherapy in Japanese oral squamous cell carcinoma patients with risk factors of recurrence[J]. Oral surgery, oral medicine, Oral Patholog Oral Rad. 2017, 123(5): 524-530.

[7]Punyani S R, Sathawane R S. Salivary level of interleukin-8 in oral precancer and oral squamous cell carcinoma. Clin Oral Invest. 2013, 17(2): 517-524.

[8]Fujita Y, Okamoto M, Goda H, et al. Prognostic significance of interleukin-8 and CD163-positive cell-infiltration in tumor tissues in patients with oral squamous cell carcinoma. PloS one. 2014, 9(12): e110378.

[9]Pu Q, Li J, Qiu J, et al. Universal ratiometric electrochemical biosensing platform based on mesoporous platinum nanocomposite and nicking endonuclease assisted DNA walking strategy. Biosensors Bioelectron.2017, 94: 719-727.

[10]Liu K, Dong H, Deng Y. Recent Advances on Rapid Detection of Pesticides Based on Enzyme Biosensor of Nanomaterials. J Nanosci Nanotechn,2016,16(7): 6648-6656.

[11] Plesa C, Verschueren D, Pud S, et al. Direct observation of DNA knots using a solid-state nanopore. Nat Nanotechnol,2016, 11 (12): 1093-1097.

[12] Pelossof G, Tel-Vered R, Elbaz J, et al. Amplified biosensing using the horseradish peroxidase-mimicking DNAzyme as an electrocatalyst. Anal Chem,2010, 82(11): 4396-4402.

[13] Xia X, Zhang J, Lu N, et al. Pd-Ir core-shell nanocubes: a type of highly efficient and versatile peroxidase mimic. ACS Nano, 2015, 9(10): 9994-10004.

[14] Chang H, Zhang H, Lü J,et al. Pt NPs and DNAzyme functionalized polymer nanospheres as triple signal amplification strategy for highly sensitive electrochemical immunosensor of tumour marker. Biosensors Bioelectron,2016,86:156-163.

[15] Jia H, Yang D, Han X, et al. Peroxidase-like activity of the Co 3 O 4 nanoparticles used for biodetection and evaluation of antioxidant behavior. Nanoscale, 2016, 8(11): 5938-5945.

[16] Tao Y, Ju E, Ren J, et al. Bifunctionalized Mesoporous Silica-Supported Gold Nanoparticles: Intrinsic Oxidase and Peroxidase Catalytic Activities for Antibacterial Applications.Adv Mater,2015,27 (6):1097-1104.

[17] Fan J, Yin J J, Ning B, et al. Direct evidence for catalase and peroxidase activities of ferritin-platinum nanoparticles. Biomaterials,2011, 32(6): 1611-1618.

[18] Li W, Chen B, Zhang H, et al. BSA-stabilized Pt nanozyme for peroxidase mimetics and its application on colorimetric detection of mercury (II) ions. Biosensors Bioelectron,2015,66,251-258.

[19] Jin L, Meng Z, Zhang Y, et al. Ultrasmall Pt Nanoclusters as Robust Peroxidase Mimics for Colorimetric Detection of Glucose in Human Serum. ACS Applied Materials amp; Interfaces,2017,9 (11):10027-10033.

[20] Chen W, Fang X, Li H, et al. DNA-mediated inhibition of peroxidase-like activities on platinum nanoparticles for simple and rapid colorimetric detection of nucleic acids. Biosensors Bioelectron,2017,94,169-175.

[21] Jiang B, Li C, Malgras V, et al. Mesoporous Pt nanospheres with designed pore surface as highly active electrocatalyst. Chem Sc, 2016, 7(2): 1575-1581.

[22] Jiang B, Li C, Tang J, et al. Tunable-Sized Polymeric Micelles and Their Assembly for the Preparation of Large Mesoporous Platinum Nanoparticles. Angew Chem Internat Edit,2016,55(34):10037-10041.

[23] Yang J, Shen H, Zhang X, et al. A novel platform for high sensitivity determination of PbP2a based on gold nanoparticles composited graphitized mesoporous carbon and doxorubicin loaded hollow gold nanospheres. Biosensors Bioelectron,2016,77:1119-1125.

[24] Li J, Chen Z, Xiang Y, et al. An electrochemical biosensor for double-stranded Wnt7B gene detection based on enzymatic isothermal amplification. Biosensors Bioelectron, 2016, 86: 75-82.

2017-06-26

李麗娜，女，1974年出生，碩士，副教授，主要從事生物化學和分子生物學研究，E-mail:495847904@qq.com。

*

石繼飛，男，1967年出生，主要從事醫用物理學和生物學傳感技術研究，E-mail:2568819350@qq.com，shijifei67@163.com。

信息簡訊

長春光機所紅外弱小目標處理研究獲進展

隨著紅外成像相關產業的興起，紅外成像技術具有的隱蔽性好、探測范圍廣、定位精度高、穿透距離遠，以及輕質小巧、低耗可靠等優點備受青睞，已成為當前智能化光電探測發展的主流方向。然而，紅外弱小目標的圖像細節特征少、信噪比低等特點成為紅外圖像應用的瓶頸，如何提高紅外弱小目標成像效果成為目前的研究熱點。

近日，中國科學院長春光學精密機械與物理研究所針對紅外弱小目標超分辨率復原中出現的問題，對傳統POCS超分辨率復原算法進行了優化，提出了改進算法，提高了復原算法的性能，同時使其達到實時或接近實時，進而可以在實際紅外圖像處理系統中應用。研究成果對于紅外弱小目標識別與跟蹤發展具有重要現實意義。

該項研究以“復原為本”為研究著眼點，利用超分辨率復原相關理論和技術，研究紅外弱小目標超分辨率復原的方法和技術。

該項研究提出了四種改進的POCS算法和一種新的超分辨率復原評價方法，并分別通過基于紅外動態場景仿真系統實驗和基于紅外圖像采集及處理系統實驗，驗證了改進算法和評價方法的有效性。研究的主要工作及創新之處在于：

(1)針對傳統POCS復原方法對噪聲比較敏感的問題，將目前去噪效果較好的BM3D濾波方法和POCS復原方法相結合，對BM3D方法進行優化，提出了使用圖像塊的均值預篩選和限制分組圖像塊數目的方法，降低了BM3D方法的運算量。

(2)針對傳統的超分辨率復原評價體系只關注圖像某一方面統計特性的問題，提出了基于SSIM_NCCDFT的超分辨率復原評價方法。該評價方法結合了空間域的灰度均值、對比度以及頻域自相關，能夠同時評價超分辨率復原結果在空間域的復原效果和對頻域信息的復原精度。

(3)針對POCS超分辨率復原算法迭代時間較長，無法滿足光電探測系統實時性的問題，提出了基于梯度圖的快速POCS超分辨率復原算法。該算法根據圖像的梯度分布對圖像中的像素點進行分類，采用不同的迭代系數進行計算。改進算法能夠較好的保留邊緣信息并抑制噪聲，進而在保證超分辨率復原性能的基礎上縮短了運算時間。同時，提出了另外一種改進算法：基于區域選擇的快速POCS超分辨率復原算法。光電探測系統中我們關注的重點是目標區域，而這一區域通常只占很少的像素位置，因此通過閾值分割和合并找到所有目標區域并集，然后僅在這個目標區域并集上進行超分辨率復原。這樣，去除了復原背景的巨大運算量，縮短了運算時間，使其達到實時或接近實時，進而可以在實際紅外圖像處理系統中應用。

相關研究成果發表在Scientific Reports上。研究工作得到了國家自然科學基金面上項目、光電對抗研究部創新基金等的支持。(長春光學精密機械與物理研究所)

Ultrasensitivedetectionofhumaninterleukin-8byelectrochemicalimmunosensorbasedonmesoporousplatinumnanospheres.

LiLina1，PuQinli1，HeRong2，LiJunlong3，XieGuoming2，ShiJifei1

(1.InstituteofMedicalTechnology,BaotouMedicalCollege,Baotou014060,China; 2.KeyLaboratoryofLaboratoryMedicalDiagnostics,MinistryofEducation,DepartmentofLaboratoryMedicine,ChongqingMedicalUniversity,Chongqing400016,China；3.ClinicalLaboratory,University-TownHospitalofChongqingMedicalUniversity,ChongqingMedicalUniversity,Chongqing401331,China)

We constructed a novel electrochemical human interleukin-8 (IL-8) immunosensor based on mesoporous platinum nanosphere (MPN) which is an non-enzymatic nanocatalyst. MPN plays an important role on the reduction of H2O2,and largely improves the sensitivity of the sensor. Transmission electron microscope (TEM) and UV-Vis absorption spectrometry were employed to characterize properties of nanomaterials. Electrochemical impedance spectroscopy (EIS), cyclic voltammetry (CV) and square wave voltammetry (SWV) were used to study the electrochemical properties of the sensor. Under optimum conditions, the amperometric signals increased linearly with the target IL-8 concentrations from 100 fg/mLto 5000 fg/mL, and the DNA sensor exhibited a detection limit as low as 85 fg/mL (S/N=3). It was also with a favorable signal response in saliva samples, which would become a simple and powerful tool to assist the early diagnosis and treatment of oral cancer.

human interleukin-8; oral carcinoma; mesoporous platinum nanosphere; mimetic peroxidase; electrochemical immunosensor

內蒙古自治區自然科學基金項目(2015MS0850)；內蒙古自治區高等學校科學技術研究項目(NJZY211)。

10.3969/j.issn.1001-232x.2017.06.013