蛋白作为一种生物标志物，其表达水平可以客观地反映人体的生理状态，广泛应用于癌症、遗传疾病和其他疾病的诊断。然而，临床蛋白检测技术存在耗时长、灵敏度低等问题。因此，迫切需要发展新的快速、灵敏的生物传感技术，可以直接检测临床样本中的多种蛋白标志物。

在国家自然科学基金委、科技部、中国科学院和北京市的大力支持下，化学研究所绿色印刷院重点实验室宋延林课题组开展了印刷纳米光子结构及生物检测应用研究（Adv. Mater.,2024,36,2304935;Adv. Mater.,2023,35,2211363;Anal. Chem.,2023,95,11769;Chem. Rev.,2022,122,5144;Matter,2022,5,1865;Angew. Chem. Int. Ed.,2021,60,24234），利用纳米绿色印刷技术制备了一系列纳米光子结构阵列，通过调控其光学共振特性实现了外泌体、病毒、细菌的超灵敏可视化检测。

近期，该课题组基于印刷一维异质纳米光子结构，开发了一种多通道生物检测芯片，可用于高通量定量检测各种复杂样品中的蛋白标志物。首先利用纳米绿色印刷技术制备了无机-聚合物、无机-半导体和聚合物-半导体的一维异质纳米结构，该结构表现出显著的共振诱导近场增强效应，在可见光范围内具有较大的散射强度，且与异质结构中半导体纳米颗粒的数目相关。通过在印刷聚合物中心链表面修饰特异性抗体，能够捕获靶蛋白修饰的半导体纳米颗粒，从而实现可视化检测正常人与胰腺癌患者血清样本中的蛋白标志物，如IgG、CEA、Tau蛋白等。进一步，通过结合机器学习算法，可同时高通量定量检测多种蛋白标志物，灵敏度高于临床上通用的ELISA方法。这种光学生物芯片制备简单、成本低、易操作，且在复杂生物液体环境中具有良好的特异性和稳定性，有望发展成为一种新型的快速疾病诊断技术。

相关研究成果近期发表在Journal of the American Chemical Society（2024,DOI: 10.1021/jacs.4c04460），文章第一作者是硕士生潘项羽，通讯作者是宋延林研究员，苏萌研究员和博士后张泽英。

基于印刷一维异质纳米结构的蛋白标志物可视化检测平台

绿色印刷院重点实验室

2024年7月18日