為推進大連理工大學物理學院醫工交叉學科建設，物理學院先進光學及光纖傳感器課題組與遼寧省腫瘤醫院檢測科通過一年多的合作，針對結直腸癌化療用藥的痕量離子代謝臨床需求，以超痕量金屬離子臨床快速檢測為目標，先期開展並提出一種可用於臨床血清樣品重金屬鉛離子檢測的高靈敏、高選擇性、低成本、實时線上檢測光纖DNA生物感測器。
金屬離子檢測最初主要源於破壞生態及嚴重威脅人體健康的環境污染問題（例如重金屬離子鉛離子和汞離子等），現時已經成為新興領域所亟需的關鍵現代化檢測科技之一。在癌症醫療領域，結直腸癌已經躍居全國第二大高發癌症的及女性第二大死亡癌症（2020年國際癌症研究機構IARC最新資料）。第三代癌症廣譜抗癌藥物奧沙利鉑是現時結直腸癌中晚期化療首選用藥，而鉑藥在水解之後即形成二價金屬離子與癌症DNA相互作用實現阻斷生長。囙此，金屬離子檢測科技針對臨床應用在癌症化療分析領域具有巨大應用前景及重要價值。
為了先期驗證金屬離子檢測科技，課題組與遼寧省腫瘤醫院首先針對常見引起人體血液中毒的金屬離子---鉛離子進行痕量檢測設計及臨床樣本驗證，利用緊湊、高性能的傾斜光纖光栅（TFBG）錶面电浆共振（SPR）傳感技術，結合高選擇性、高穩定性的生物DNA靶向識別技術，課題組提出了一種新型的DNA剪切酶光纖生物感測器，實現痕量重金屬鉛離子檢測。該近紅外光纖生物感測器檢測極限（LOD）低至8×10-12M（8 pM），低於其他光纖汞離子檢測科技3個數量級，是現時已報導光纖鉛離子檢測感測器中最低檢測極限。同時具備優秀的選擇性和大動態檢測範圍（10-11M~10-6M）。最終在臨床人體血清樣本中證實了TFBG-SPR-DNAzyme-GNPs鉛離子檢測的抗干擾性、實用性及良好回收率。
相關研究成果以大連理工大學和遼寧省腫瘤醫院為共同合作單位，發表於交叉學科生化傳感領域高水准國際期刊Sensors and Actuators: B. Chemical（IF=7.10），第一作者博士研究生王芳，通信作者為大連理工大學物理學院張揚副教授以及彭偉教授，遼寧省腫瘤醫院檢測科杜雲婷醫生為共同作者。
通過對鉛離子的超痕量檢測科技的臨床樣本驗證，證實了DNA靶向分子科技及光纖傳感技術結合的獨特平臺科技優勢，該成果為進一步深入與遼寧省腫瘤醫院結直腸科合作，面向針對人體無創採樣“三液”樣本的化療抗癌鉑藥藥代動力學分析（即痕量鉑離子分析），實現“無痛”“精准”醫療，提供了一項先進的潜在臨床快檢科技方案。以該工作為基礎，工作雙方已經聯合申請了2021年國家自然科學基金專案。
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https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0925400521003853