[发明专利]基于金纳米棒的癌症早期诊断新方法

说明书

所属技术领域

本专利属于纳米生物医学领域。用于肿瘤和癌症的早期诊断，可诊断上皮组织肿瘤和部分器官中的肿瘤，应用范围包括：皮肤癌、口腔癌、食道癌、胃癌、肠癌、乳腺癌、宫颈癌等。 

背景技术

目前临床上对癌症诊断的标准方法是采用医学病理检测的手段：将手术切除的病灶部位新鲜组织制作成切片，染色后在显微镜下观察，但这种方法局限性很大：这种诊断方法耗时长，而且检测结果带有一定的主观性：对同一基底细胞癌病例，单一病理专家得出的结论与其他专家得出的检测结果的吻合率仅为65％。因此，临床上需要一种新的检测方法能够提供迅速和客观的诊断信息，这必将大大提高病理诊断的速度和准确性。 

拉曼光谱是分析分子结构的重要手段之一，它称之为“分子的指纹区”，拉曼散射技术已经开始应用于生物组织的在体检测和拉曼成像方面的研究中，其中两个最重要的独特优点是： 

①拉曼光谱的激发源可以位于近红外波段，该范围是生物组织的光学窗口，在这个波段生物组织的吸收系数要比常用荧光波段的吸收系数小两个数量级以上(如图2所示)； 

②可以采用表面增强技术，来提高拉曼光谱在体探测的灵敏度。表面增强拉曼光谱(Surface Enhanced Raman Spectroscopy)是指当分子吸附在惰性金属(如金，银等)的粗糙表面上时，其拉曼散射截面或者散射系数会增加5到6个数量级，如果在“热点”位置，则有可能增加14个数量级。在九十年代就已经达到了单分子探测的灵敏度，近年来利用金纳米棒等做基底，进入了亚细胞环境SERS的研究，这些在体探测体现了拉曼散射技术作为超高灵敏度生物检测技术的应用潜力。 

2009年，弗吉尼亚州立联邦大学Torres教授利用拉曼光谱研究了转基因白鼠镰刀细胞的血红蛋白细胞；利兹大学的Andrew教授利用拉曼光谱研究人类甲状腺细胞的差异性并且建立了精确模型。 

2010年，韦恩州立大学天文物理学院的Suneetha分析了良性上皮细胞，前列腺上皮内瘤形成以及前列腺癌细胞的拉曼光谱特征的两种主要差异性：特定波段的强度差异性；特定波段的拉曼位移。之后将拉曼谱的差异性定量分类成前列腺癌Gleason评分6，7和8级。这项研究标明拉曼光谱可以根据不同生物成分的含量来诊断前列腺癌的不同病变阶段。2010年夏威夷州立大学癌症研究中心Lori博士通过体外细胞组织培养研究了良性鳞状上皮细胞与人体宫颈癌细胞的拉曼光谱差异性。研究结果表明两者之间的拉曼光谱强度存在显著的差异，例如在波数2800cm^-1至3100cm^-1区域，癌细胞的C-H键拉伸振动谱处对应的波峰要比正常细胞低六个数量级。 

本发明采用激光技术、纳米技术和生物技术相结合，是一种新的癌症早期诊断方法。金纳米棒已经有了完善的化学制备方法，我们制作出了各类金纳米棒，不但长径比可控，而且尺寸已经可以制备出小到5nm，表面结合有拉曼探针分子和表面活性剂，可以长久保存；700nm到900nm的激光，也是一种成熟的技术，可以通过市场购买得到。结合我们的前期工作，包括细胞实验、老鼠实验以及猴子实验，说明本发明是可以实现的。 

本发明具有可诊断肿瘤种类多，毒副作用小，检测周期短，可操控性强等优点，是癌症早期诊断的有效方法之一。 

发明内容

我们选择3.3’二乙基硫醛三碳菁化碘(3.3’-diethylthiatricarbocyanine iodide化学式C₂₅H₂₅IN₂S₂简称DTTC)作为附着于金纳米棒上的拉曼探针分子(如图3所示)，根据癌细胞“非理性生长”的特点，注射进人体的金纳米棒会被癌细胞迅速吸收并且储存于病灶组织(48～72小时)。然后，用近红外波段拉曼激发光源照射检测区域，即可以得到金纳米棒增强的拉曼探针分子DTTC的谱线(如图4所示)，从而实现肿瘤的早期诊断。正常组织和体液中的金纳米棒将随着尿液和粪便在72小时后排出体外。 

附图说明

图1是不同尺寸的金纳米球和不同长径比的金纳米棒的吸收光谱图； 

图2是在近红外波段生物组织的吸收系数要比常用荧光波段的吸收系数小两个数量级以上的对比图； 

图3是表面结合有表面活性剂CTAP和拉曼探针分子DTTC的金纳米棒示意图；