基于纳米粒子的光学细胞传感器在癌细胞研究中

第30卷第11期2011年11月分析测试学报

FENXICESHIXUEBAO（JournalofInstrumentalAnalysis）Vol.30No.111207～1215

基于纳米粒子的光学细胞传感器

在癌细胞研究中的应用

11，2*2

，蔡继业1，王锦慧，杨培慧

（1．暨南大学化学系，广东广州510632；2．暨南大学光电信息与传感技术

广东普通高校重点实验室，广东

摘

广州510632）

要：作为一种极为灵敏、快速的新型生物检测技术，光学细胞传感器在生物医学领域的研究应用备受关

注，成为当今生物分析化学领域的研究前沿和热点。它是以细胞作为传感元件来研究信号识别、传导和指示的过程，在毒性物质、病原体等外界条件作用下，研究细胞中活性分子及其生理条件的变化，通过光学信号的变化定量分析细胞膜表面分子、胞内酶分子及微环境中活性氧、谷胱甘肽、pH值等的变化，从而获取细胞功能性信息，这对疾病的诊断和治疗具有重要的指导意义。该文主要介绍以纳米粒子作为光学探针的光学细胞传感器在癌细胞研究中的最新进展。

关键词：细胞传感器；光学检测；纳米粒子；光学探针；癌细胞中图分类号：O433；R361.3

文献标识码：A

文章编号：1004－4957（2011）11－1207－09

doi：10.3969/j.issn.1004－4957.2011.11.002

ApplicationofNanoparticles-basedOpticalCellBiosensor

intheResearchofCancerCells

2*2

WANGJin-hui1，YANGPei-hui1，，CAIJi-ye1，

（1．DepartmentofChemistry，Ji'nanUniversity，Guangzhou510632，China；2．KeyLaboratoryofOptoelectronic

InformationandSensingTechnologiesofGuangdongHigherEducationInstitutes，

Ji'nanUniversity，Guangzhou510632，China）

Abstract：Opticalbiosensorsbasedondifferentopticalphenomenahavebeenusedwidelyoverthepastdecadetoanalysebiomolecularinteractions．Withtheadventofthenanoparticletechnology，theprobingofindividuallivingcells，andthemeasuringofchemicalspeciesinspecificlocationswithinthecellforlivingcellsensinghavebecomepossible．Opticalbiosensorsbasedonnanoparticlesofferhighsensitivity，specificityandrapiddetectioninthestudyofcancercellorbiomarker．Inthispa-per，theapplicationsofnanoparticles-basedopticalbiosensorforthespecificidentificationofmole-culesonthecellmembranesurfaceforthestudyofcancercells，theresearchofenzymemoleculeincancercellsandintracellularandthereactiveoxygen，glutathioneandphysiologicalpHvalueinthesmallestenvironmentarereviewed．Theprospectofthisnoveltechniqueisalsodiscussed．Keywords：cell-basedbiosensors；opticaldetection；nanoparticles；opticalprobe；cancercells；自20世纪80年代以来，细胞传感器随着现代生物学、化学、物理、数学、电子信息科学及纳米

科技多学科的相互交叉而得到迅速发展，作为一种极为快速、灵敏、高特异性的新型生物检测技术，

［1－3］

。细胞传其在生物医学领域的研究应用备受关注，成为当今生物分析化学领域的前沿和研究热点

感器以细胞作为传感元件来研究信号识别、传导和指示的过程，在外界条件如毒素、病原体的作用下，

定量分析毒素、病原体等对细胞生理功能的影响。癌变细胞的膜表面通常过量表达特定的生物分子，并会诱导相关功能性酶分子的活化及改变细胞微环境中的活性氧、谷胱甘肽、pH值等。通过细胞传感器研究相关生物活性分子的变化，可获得细胞功能性信息，对于癌症等多种疾病的诊断和治疗具有重要的指导意义。光学细胞传感器是将细胞传感技术与光学检测技术相结合而形成的一种细胞传感器

［4－9］

，在构建的细胞传感界面上，利用功能化的发光材料，如荧光染料、纳米材料等，获得可检测

收稿日期：2011－09－05；修回日期：2011－10－09

基金项目：国家自然科学基金资助项目（21071064）；科技部973计划资助项目（2010CB833603）

*通讯作者：杨培慧，博士，教授，研究方向：生物分析化学，Tel：020－85220223，E－mail：typh@