近日，我校質(zhì)量與安全工程學(xué)院郭良宏團(tuán)隊(duì)在國(guó)際知名學(xué)術(shù)期刊Biosensors and Bioelectronics上發(fā)表題為“A Cathodic Photoelectrochemical Immunoassay with Dual Signal Amplification for the Ultrasensitive Detection of DNA Damage Biomarkers”的論文，報(bào)道團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)的DNA損傷標(biāo)志物高靈敏度光電化學(xué)傳感檢測(cè)方法。論文第一作者為我校質(zhì)量與安全工程學(xué)院青年教師張碧紅博士，通訊作者為李敏杰副教授、郭良宏研究員。

化學(xué)品的毒性篩查和風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估對(duì)生態(tài)安全和人類健康至關(guān)重要。尤其是基因毒性物質(zhì)，因?yàn)樗c突變性，致癌性和癌癥密切相關(guān)。目前化合物的基因毒性評(píng)價(jià)主要是通過(guò)動(dòng)物試驗(yàn)和細(xì)胞測(cè)試方法進(jìn)行的，雖然這些方法已被廣泛應(yīng)用，但其費(fèi)用高昂、周期長(zhǎng)，不適合大批量化合物的毒性篩查。針對(duì)這些方法的不足，近年來(lái)國(guó)內(nèi)外工作者提出了基于生物標(biāo)志物的分子檢測(cè)方法，其中磷酸化組蛋白H2AX (γH2AX)是DNA雙鏈斷裂（最嚴(yán)重的DNA損傷形式）的生物標(biāo)志物，同時(shí)也是一種早期敏感的基因毒性效應(yīng)標(biāo)志物。迄今為止，已經(jīng)開(kāi)發(fā)了各種用于γH2AX檢測(cè)的技術(shù)，尤其是免疫技術(shù)，如免疫印跡、免疫熒光顯微鏡、流動(dòng)分析和酶聯(lián)免疫分析等。令人遺憾的是，這些方法仍然存在一些缺點(diǎn)。例如，預(yù)處理步驟繁瑣、耗時(shí)，動(dòng)態(tài)范圍有限，靈敏度低等。因此，開(kāi)發(fā)快速、超靈敏的分析方法進(jìn)行準(zhǔn)確、可靠的γH2AX檢測(cè)十分迫切。

本工作開(kāi)發(fā)了一種具有雙信號(hào)放大的新型陰極光電化學(xué)(PEC)免疫分析法，用于快速和超靈敏地檢測(cè)細(xì)胞裂解液中的γH2AX，最終實(shí)現(xiàn)基因毒性化合物的快速篩查和毒性評(píng)估。利用二抗/金納米顆粒/葡萄糖氧化酶共軛偶聯(lián)物作為標(biāo)記檢測(cè)抗體，首先在96孔板上進(jìn)行了針對(duì)γH2AX的夾心免疫反應(yīng)。共軛物的引入提高了葡萄糖氧化酶對(duì)葡萄糖的催化性能，進(jìn)而增加了H₂O₂的產(chǎn)生，提供了信號(hào)放大的第一個(gè)機(jī)制；接著，將含有H₂O₂的免疫反應(yīng)產(chǎn)物注入電解池中，進(jìn)行光電化學(xué)反應(yīng)。H₂O₂作為電子受體，可在富含氧空位的Bi₂+xWO₆光電陰極上發(fā)生光還原反應(yīng)， 放大光電流，此外，氧空位既是H₂O₂的吸附位點(diǎn)，又是H₂O₂的活化位點(diǎn)，從而進(jìn)一步增強(qiáng)了光電流，為信號(hào)放大提供了另一種機(jī)制。 基于此，建立了γH2AX的超靈敏檢測(cè)平臺(tái)，線性范圍為0.01-500 ng/mL，檢出限為6.87 pg/mL (S/N=3)，比現(xiàn)有傳感檢測(cè)方法的靈敏度提高了30倍。通過(guò)檢測(cè)暴露于已知基因毒性化學(xué)物質(zhì)的細(xì)胞裂解液中的γH2AX，驗(yàn)證了該測(cè)定方法的實(shí)用性。本工作為基因毒性化學(xué)品的篩查提供了一個(gè)快速、可靠的工具，并為環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估開(kāi)辟了一條新的道路。

該工作得到國(guó)家自然科學(xué)基金(22036005)，浙江省重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目（2021C03057）的支持。

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