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yexuqing木蟲之王 (文學(xué)泰斗)
太陽(yáng)系系主任
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用膠體金微粒子進(jìn)行前列腺癌檢測(cè)，通過(guò)納米技術(shù)改進(jìn)檢測(cè)方法 已有1人參與
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用膠體金微粒子進(jìn)行前列腺癌檢測(cè)，通過(guò)納米技術(shù)改進(jìn)檢測(cè)方法 2011/06/28 00:00 人體內(nèi)的癌細(xì)胞一旦惡化，就會(huì)釋放出許多被稱為“腫瘤標(biāo)志物”的特定物質(zhì)。調(diào)查這種腫瘤標(biāo)志物的濃度后，有助于判斷癌癥是否惡化以及惡化的程度。大型引線鍵合廠商田中貴金屬工業(yè)利用金（Au）微粒子的制造及表面處理技術(shù)，開(kāi)發(fā)出了僅用15分鐘即能判斷出結(jié)果的高精度前列腺癌診斷試劑盒。 田中貴金屬工業(yè)（總部：東京）2010年9月宣布，開(kāi)發(fā)出了使用直徑約60nm的金（Au）微粒子的“前列腺癌診斷試劑盒”。該公司近幾年為進(jìn)軍診斷試劑領(lǐng)域一直在推進(jìn)研發(fā)。此前已經(jīng)開(kāi)發(fā)出過(guò)流感病毒診斷試劑盒等，該公司技術(shù)開(kāi)發(fā)部門平塚科技中心醫(yī)療部總經(jīng)理兼開(kāi)發(fā)小組負(fù)責(zé)人巖本久彥神情豪邁地表示，“此次的產(chǎn)品是有望全面改進(jìn)以往檢測(cè)方法的新技術(shù)”。 此次開(kāi)發(fā)的技術(shù)的關(guān)鍵是使納米級(jí)Au微粒子分散到膠體（＊1 膠體金）中的制造及表面處理技術(shù)（圖1）。田中貴金屬工業(yè)是全球最大的Au引線鍵合廠商，在使用Au的技術(shù)方面積累了眾多技術(shù)。貴金屬膠體的制造及表面處理技術(shù)是制造各種催化劑及金膏時(shí)所需的核心技術(shù)。對(duì)此，巖本自信地表示，“在全球一直處于領(lǐng)先地位”。 [table=230][tr][td]   [/td][/tr][tr][td]圖1：制造大小及形狀均勻的Au微粒子圖像中的Au微粒子直徑分別為5nm、20nm、40nm及60nm，均可在5n～150nm范圍內(nèi)分別制造。左下方比例尺的長(zhǎng)度均為50nm。[/td][/tr][/table]＊1 膠體是指微粒子及細(xì)小液滴等分散到液體及氣體中的狀態(tài)。利用膠體制造的Au微粒子大多被稱為膠體金。 可簡(jiǎn)便地檢測(cè) 田中貴金屬工業(yè)開(kāi)發(fā)的診斷試劑盒采用了名為“免疫層析法”的方法，這并不是新方法。比如，目前市面上銷售的利用尿液檢測(cè)是否懷孕的懷孕檢查藥物就使用了該方法。但用于檢測(cè)前列腺癌時(shí)，其靈敏度較低，在初篩診斷等中，只有極少一部分使用了該方法。目前的主流方法是專家使用專用裝置進(jìn)行檢測(cè)的“ELISA法”。 免疫層析法與ELISA法均通過(guò)測(cè)量腫瘤標(biāo)志物的濃度來(lái)診斷是否患有前列腺癌。如果患有前列腺癌，血液中的PSA（Prostate Specific Antigen，前列腺特異性抗原）會(huì)增加。能夠檢測(cè)出腫瘤標(biāo)志物PSA，就有助于診斷是否患有前列腺癌＊2。 ＊2 通過(guò)PSA進(jìn)行的腫瘤標(biāo)志物檢查，主要要求2種靈敏度。即使健康的人前列腺也會(huì)釋放PSA，因此在診斷等篩查時(shí)會(huì)出現(xiàn)4～10ng/mL的診斷灰區(qū)（Gray Zone）。如果利用此前的免疫層析法，檢測(cè)范圍限制在4ng/mL左右。另一方面，動(dòng)過(guò)前列腺癌手術(shù)摘除前列腺的患者因?yàn)镻SA釋放量減少，所以即使是0.2ng/mL也存在癌癥復(fù)發(fā)的危險(xiǎn)性。此次的開(kāi)發(fā)技術(shù)還支持需要檢測(cè)更低濃度的復(fù)發(fā)檢查。 兩種方法的檢測(cè)時(shí)間比較如下表所示。ELISA法是免疫檢測(cè)中比較簡(jiǎn)單的方法，但要使用專用裝置，因此需要接受過(guò)專業(yè)教育及訓(xùn)練的操作者才能進(jìn)行。由于可同時(shí)進(jìn)行大量血樣檢測(cè)，因此該方法主要面向血液檢測(cè)中心及大型醫(yī)院。不過(guò)，檢測(cè)時(shí)間需要3小時(shí)左右，如果接受檢測(cè)的人較多時(shí)，患者為了接受檢測(cè)和聽(tīng)取檢測(cè)結(jié)果，必須去兩次醫(yī)院。 [table=430][tr][td]   [/td][/tr][/table]免疫層析法只需在診斷試劑盒中滴入血液和顯影劑，無(wú)需特殊的技能（圖2）。普通的開(kāi)業(yè)醫(yī)師和護(hù)士就可進(jìn)行診斷。并且只需15分鐘就能知道結(jié)果，因此診斷一次就能知曉檢測(cè)結(jié)果。如果法律上允許，患者也可在家中自我檢測(cè)。這樣還可以大幅降低檢測(cè)成本。不過(guò)，如上所述，其靈敏度較低。因此，Au微粒子的制造及表面處理技術(shù)在此就派上了用場(chǎng)。這是因?yàn)殪`活運(yùn)用Au微粒子，可大幅提高免疫層析法的靈敏度。 [table=230][tr][td]  [/td][/tr][tr][td]圖2：滴入血液及血清檢測(cè)只需滴入含有PSA的血樣（血液、血漿及血清）及顯影劑便可檢測(cè)。照片為滴入摻有血清和顯影劑的樣本時(shí)的情景。也可不摻雜依次滴入。[/td][/tr][/table]均一的Au微粒子不可或缺 診斷試劑盒在特定場(chǎng)所滴入血樣（血液、血漿及血清）等之后，這些血樣會(huì)利用毛細(xì)管現(xiàn)象漸漸進(jìn)入多孔膜中。血樣中如果含有0.2ng/mL以上的PSA，檢測(cè)線（最初的線）會(huì)變成紅色，這樣便可確診（圖3，4）。 PSA如同前列腺特異性抗原這個(gè)名字所表述的那樣，是抗原的一種，因此會(huì)與特定的抗體結(jié)合（抗原抗體反應(yīng)）。Au微粒子的第一個(gè)作用是固定與PSA結(jié)合的抗體（在此以抗體A表示）。如果PSA與抗體A完全結(jié)合，PSA的濃度即使很低也可確切檢測(cè)出來(lái)。因此，讓眾多的抗體固化在Au微粒子表面對(duì)提高靈敏度是不可或缺的。 為此，首先必須不摻雜無(wú)法與抗體固化的小直徑Au微粒子。具體指Au微粒子的直徑需要達(dá)到20nm以上。 Au微粒子可在水溶液中還原Au化合物，在保持膠體狀態(tài)穩(wěn)定的同時(shí)進(jìn)行制造，并在膠體狀態(tài)下提供使用。田中貴金屬工業(yè)擁有在直徑一致的狀態(tài)下制造直徑5n～150nm的Au微粒子的技術(shù)。用于此次診斷試劑盒的Au微粒子的直徑約為60nm，幾乎不含20nm以下的Au微粒子。 另外，通過(guò)化學(xué)處理Au微粒子的表面，出現(xiàn)了一種類似“胡須”的物質(zhì)。因?yàn)榭贵w的反應(yīng)位置是發(fā)生在Y字狀的二個(gè)分叉部分，因此該部分朝向外側(cè)容易發(fā)生反應(yīng)。而胡須的根部為Y字狀，并可使兩個(gè)分叉朝向外側(cè)。在這一化學(xué)表面處理中，除了田中貴金屬工業(yè)擁有的Au微粒子制造技術(shù)之外，還新追加了生物化學(xué)方面的知識(shí)。此次的新前列腺癌診斷試劑盒開(kāi)發(fā)成功關(guān)鍵在于，在該公司于工業(yè)領(lǐng)域積累的Au微粒子技術(shù)中追加了生物化學(xué)技術(shù)。  圖3：顯示紅色后通知 PSA濃度較高時(shí)，會(huì)出現(xiàn)2條紅線（里面）�？拷蚁路降稳肟诘臏\紅色線被稱為檢測(cè)線，可利用該線檢測(cè)出PSA。離滴入口較遠(yuǎn)的線名為對(duì)照線，在進(jìn)行正常檢查時(shí)，通常會(huì)變成深紅色。 這些PSA與抗體A及Au微粒子結(jié)合形成的復(fù)合體會(huì)進(jìn)入多孔膜中，最終到達(dá)檢測(cè)線（圖4）。檢測(cè)線上已事先固定了抗體B。因該抗體B也會(huì)與PSA反應(yīng)進(jìn)行結(jié)合，所以PSA、抗體A及Au微粒子的復(fù)合體會(huì)被抗體B固定在檢測(cè)線上。 Au微粒子此時(shí)會(huì)發(fā)揮其第二個(gè)作用。利用等離子體效果顯示顏色。該效果是指Au及銀（Ag）納米級(jí)微粒子中的自由電子與光產(chǎn)生共振來(lái)吸收特定波長(zhǎng)光的現(xiàn)象。Au的納米微粒子會(huì)吸收綠色的光，因此會(huì)看到它的補(bǔ)色——紅色。吸收的波長(zhǎng)根據(jù)粒子的形狀而改變，因此Au微粒子的形狀幾乎呈圓球狀，這樣可使紅色更加鮮亮。鮮亮的紅色對(duì)比度較高，因此可進(jìn)一步提高靈敏度。 [table=430][tr][td]  [/td][/tr][tr][td]圖4：PSA檢測(cè)的運(yùn)行機(jī)制滴入的抗原（PSA）與固定抗體的Au微粒子結(jié)合后，進(jìn)入多孔膜中，測(cè)試線會(huì)因此變成紅色。未與抗原結(jié)合的抗體固定Au微粒子會(huì)進(jìn)一步進(jìn)入，在對(duì)照線處與抗體C結(jié)合，從而變成紅色。利用對(duì)照線變色可確認(rèn)此次檢測(cè)是否正確。[/td][/tr][/table] 關(guān)于高效發(fā)揮Au微粒子等離子體效果的方法，田中貴金屬工業(yè)得到了大阪大學(xué)研究生院工學(xué)研究科教授民谷榮一的協(xié)助。 可用血液檢查 此次開(kāi)發(fā)的診斷試劑盒的另一個(gè)特點(diǎn)是，可直接使用血液作為血樣。在其他檢測(cè)中已實(shí)現(xiàn)實(shí)用化的免疫層析法基本上都是使用血清作為血樣進(jìn)行檢查（診斷流感病毒時(shí)還使用鼻涕等）。使用血清需要進(jìn)行前處理，在沒(méi)有相關(guān)設(shè)備的診療所及家中等地就無(wú)法進(jìn)行檢測(cè)＊3。 ＊3 如果是血液，因備有可簡(jiǎn)單采集血液的器具，如果法律上允許，便可在家中進(jìn)行檢測(cè)。 新開(kāi)發(fā)的診斷試劑盒可使用血液是因?yàn)樵摦a(chǎn)品控制了紅血球的破裂。利用免疫層析法檢查時(shí)，為了使血樣順利移動(dòng)到多孔膜中，在顯影劑中添加了表面活性劑。表面活性劑具有溶解紅血球細(xì)胞膜的作用，因此血紅蛋白就會(huì)溶解出來(lái)后，整個(gè)診斷試劑盒會(huì)呈鮮紅色（圖5）。這樣就無(wú)法進(jìn)行檢測(cè)，因此要使用除去紅血球的血清。  [table=430][tr][td]  [/td][/tr][tr][td]圖5：紅血球破裂成問(wèn)題所在如果以血液作為血樣，使用普通的顯影劑，紅血球就會(huì)破裂，無(wú)法進(jìn)行檢測(cè)。Au微粒子保持部利用Au微粒子的等離子體效果，看上去呈淺粉色。[/td][/tr][/table] 開(kāi)發(fā)部結(jié)合使用兩項(xiàng)技術(shù)解決了這一問(wèn)題。首先，找到了一種不易使紅血球細(xì)胞膜溶解的特殊表面活性劑。另外還結(jié)合使用了甘露醇。甘露醇是一種用于瘦身甜調(diào)味料等的糖醇，具有包住并保護(hù)紅血球的作用。通過(guò)采取這兩項(xiàng)對(duì)策，可最大限度控制紅血球的破裂現(xiàn)象，因此可利用血液作為血樣進(jìn)行檢測(cè)。 與合作伙伴聯(lián)手開(kāi)展業(yè)務(wù) 此次的技術(shù)如果更改抗體的話，還可用于檢測(cè)其他癌癥的腫瘤標(biāo)志物。比如除了前列腺癌，還可用于診斷食道癌、肺癌、乳腺癌、肝癌、胃癌及大腸癌等各種癌癥。其中，田中貴金屬工業(yè)最初選用前列腺癌是有理由的。這是因?yàn)榍傲邢侔┑哪[瘤標(biāo)志物準(zhǔn)確度最高。 “關(guān)于前列腺癌的診斷，最重要的便是名為PSA的腫瘤標(biāo)志物的采血。PSA是十分敏感的腫瘤標(biāo)志物，基本上只能檢測(cè)出前列腺是否異�！保ㄔ醋試�(guó)立癌癥研究中心運(yùn)營(yíng)的“癌癥信息服務(wù)”Web網(wǎng)站）。 而肺癌主要使用5種腫瘤標(biāo)志物，反應(yīng)為癌癥的比率（陽(yáng)性率）僅為17～58％1）。其中的CEA（Carcinoembryonicantigen，癌胚抗原）不僅肺癌，如果患者的大腸及胃等消化器官部分的癌癥，也會(huì)大幅增加，因此很難診斷出是哪里得了癌癥。而PSA只對(duì)患有前列腺癌出現(xiàn)反應(yīng)。 對(duì)于田中貴金屬工業(yè)來(lái)說(shuō)，其實(shí)這并不是該公司首次在醫(yī)療領(lǐng)域開(kāi)展業(yè)務(wù)。大約10年前，該公司就將鉑（Pt）微粒子作為抗癌藥的原料提供給制藥廠商。但僅靠單一供應(yīng)原料，利潤(rùn)幾乎不增加。而此次的前列腺癌診斷試劑盒則成功地進(jìn)入醫(yī)療的下游領(lǐng)域。 田中貴金屬工業(yè)為了使該前列腺癌診斷試劑盒實(shí)現(xiàn)商品化，正在尋找在醫(yī)療器械等領(lǐng)域擁有銷路的合作伙伴。該公司在技術(shù)方面已沒(méi)有問(wèn)題，目前正在向如何構(gòu)建業(yè)務(wù)體制方面轉(zhuǎn)移工作重點(diǎn)。（記者：高田 憲一） ■日文原文：Auコロイドでがんを見(jiàn)つける、ナノ粒子の技術(shù)で検査法を革新へ |
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2樓2011-06-28 11:07:17
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