郭旭，蔡燕，陳婷婷，姚勇，王 錦

（南通大學(xué) 化學(xué)化工學(xué)院，江蘇 南通 226019）

癌胚抗原（carcinoembryonic antigen，CEA）是一種廣譜性的腫瘤標(biāo)志物，其測(cè)定可以用于多種腫瘤的臨床檢測(cè)[1]。CEA 在1965 年首次由Gold 和Freedman 在人的癌變結(jié)腸組織中發(fā)現(xiàn)，被認(rèn)為是由胚胎組織或胎兒胃腸道上皮組織、胰和肝的細(xì)胞合成，是一種具有人類(lèi)胚胎抗原特性的酸性糖蛋白。又由于胚胎的胰腺、肝臟、消化道上皮組織中都有它的存在，因而被命名為CEA[2]。CEA 普遍存在于由內(nèi)胚層細(xì)胞分化而來(lái)的癌細(xì)胞表面，是細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)蛋白。能分泌CEA 的腫瘤多位于呼吸道、消化道、泌尿道等，因此，在血清、胃液、尿液等體液和排泄物中都可以檢測(cè)到CEA 的存在[3-4]。受癌細(xì)胞侵犯部位的分泌液中CEA 濃度高于血清中[5]，當(dāng)用這些體液檢測(cè)CEA時(shí)，容易出現(xiàn)高陽(yáng)性檢出，所以通常用血清作為CEA 的檢測(cè)樣本。實(shí)踐表明，CEA 在血清中的異常增高會(huì)早于臨床癥狀，健康成人血清中CEA 的平均含量通常小于5 ng/mL；雖然某些疾病會(huì)導(dǎo)致CEA 指數(shù)略微升高，但若血清中CEA 水平高于20 ng/mL，則意味著存在腫瘤的可能，包括肺癌、乳腺癌、結(jié)腸癌、胃癌和卵巢癌等[6-7]。

部分學(xué)者發(fā)現(xiàn)CEA 水平與腫瘤大小、腫瘤侵犯深度相關(guān)[8]，當(dāng)腫瘤直徑、負(fù)荷增大時(shí)，CEA 水平常升高，因此，監(jiān)測(cè)CEA 水平也可以作為術(shù)后腫瘤是否殘存的判斷依據(jù)[5]。通過(guò)檢測(cè)人血清CEA 濃度來(lái)判斷患者是否患有癌癥，具有無(wú)創(chuàng)口、安全系數(shù)高、可重復(fù)操作等優(yōu)點(diǎn)，可作為臨床診斷的常用輔助手段[9]。分析CEA 濃度高低的結(jié)果，并不是意味著直接證明了惡性腫瘤的存在，需要考慮患者自身因素以及各種因素對(duì)測(cè)試結(jié)果的影響，結(jié)合其他檢測(cè)方法，作出正確診斷。因此，為了實(shí)現(xiàn)癌癥的及時(shí)診斷，開(kāi)發(fā)能準(zhǔn)確、快速檢測(cè)血清中CEA 濃度的檢測(cè)方法十分重要。

在血清中檢測(cè)CEA 的方法很多，如放射性免疫分析法[10-11]、酶聯(lián)免疫吸附法[3，12]、熒光免疫分析法[13]、電化學(xué)發(fā)光法[14-15]、電化學(xué)免疫檢測(cè)法[16]、光電化學(xué)檢測(cè)法[17-19]等。其中，如放射性免疫分析法、酶聯(lián)免疫吸附法、熒光免疫分析法等，因?yàn)槭褂昧藷晒夥肿印⒎派湫栽鼗蛎傅茸鳛樘囟?biāo)記，有較好的選擇性，可以將抗原和抗體結(jié)合物的結(jié)合信息轉(zhuǎn)化為可讀信號(hào)，擁有良好的檢測(cè)效果。電化學(xué)反應(yīng)易于量化，比如使用安培檢測(cè)法，因其線(xiàn)性范圍大、靈敏度高、檢測(cè)限低而具有較大的優(yōu)勢(shì)。光電化學(xué)檢測(cè)法是在電化學(xué)檢測(cè)法的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的，具有分析性能好、操作簡(jiǎn)單、響應(yīng)快速、靈敏度高等優(yōu)點(diǎn)。光電化學(xué)檢測(cè)過(guò)程中，光活性材料在可見(jiàn)光照射下識(shí)別待檢測(cè)分子產(chǎn)生光生電子和空穴，并以電荷的轉(zhuǎn)移產(chǎn)生光電流作為檢測(cè)信號(hào)[19]。由于輸入（光）和輸出（電）信號(hào)不同，光電化學(xué)檢測(cè)法具有較低的背景信號(hào)[18]，因此，該方法具有優(yōu)異的靈敏度，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)目標(biāo)分析物的超靈敏檢測(cè)。本文將基于這些檢測(cè)策略對(duì)CEA 的分析和檢測(cè)進(jìn)行總結(jié)。

1 癌胚抗原傳統(tǒng)檢測(cè)方法

傳統(tǒng)的CEA 檢測(cè)方法，包括熒光免疫分析法、放射性免疫分析法、酶聯(lián)免疫吸附法等。大多數(shù)已開(kāi)發(fā)的免疫分析法都依賴(lài)于特定標(biāo)記，如放射性免疫分析法需要對(duì)抗體進(jìn)行同位素標(biāo)記，雖然具有靈敏度高、特異性強(qiáng)、標(biāo)記效率高等優(yōu)點(diǎn)，但是需要抗原抗體有高活性和高純度，而且處理放射性免疫分析法的廢料有一定風(fēng)險(xiǎn)。酶聯(lián)免疫吸附法既擁有酶的高效催化性又擁有抗原抗體結(jié)合的特異性，使得檢測(cè)更加靈敏、特異，其劣勢(shì)是操作繁瑣。熒光免疫分析法雖然成本較低，但需要選取合適材料與CEA產(chǎn)生熒光才能進(jìn)行進(jìn)一步研究。

1.1 熒光免疫分析法

熒光免疫分析法，如利用金屬納米顆粒具有良好的熒光特性，通過(guò)CEA 抗體或者CEA 適配體對(duì)金屬納米顆粒修飾，使其對(duì)待測(cè)物質(zhì)（如CEA）具有特定的選擇能力。由于待測(cè)物質(zhì)的濃度與金屬納米顆粒的熒光強(qiáng)度相關(guān)，可實(shí)現(xiàn)對(duì)CEA 的特定檢測(cè)，濃度可以通過(guò)構(gòu)建標(biāo)準(zhǔn)曲線(xiàn)來(lái)確定?；驹砣鐖D1 所示。

圖1 熒光免疫分析法檢測(cè)癌胚抗原的機(jī)理圖Fig. 1 Mechanism diagram of CEA detection by fluorescence immunoassay

陳明建團(tuán)隊(duì)[13]提出一種基于雙鏈DNA 模板化的銅納米顆粒（Cu NPs）與CEA 特異性適配體結(jié)合的熒光檢測(cè)方法。首先，在互補(bǔ)脫氧核糖核酸（complementary DNA，cDNA）、CEA 適配體和Cu2+的存在下，添加抗壞血酸以產(chǎn)生雙鏈DNA 模板化的Cu NPs，產(chǎn)生強(qiáng)烈熒光。當(dāng)CEA 存在于系統(tǒng)中時(shí)，CEA 可以穩(wěn)定地與其適配體鍵合，阻止雙鏈DNA 模板化的Cu NPs 的形成，這意味著反應(yīng)體系不會(huì)產(chǎn)生任何熒光，熒光強(qiáng)度隨著CEA 濃度的增加而降低。因此，熒光免疫分析法可以較靈敏地檢測(cè)CEA 的濃度。

1.2 放射性免疫分析法

傳統(tǒng)的檢測(cè)方法中，放射性免疫分析法較之其他方法，不僅具有較高的特異性，而且具有放射性檢測(cè)靈敏度高的優(yōu)點(diǎn)。因此，通過(guò)使用放射性免疫分析法可以做到較準(zhǔn)確地測(cè)定一些物質(zhì)。其不足之處是由于只能使用免疫反應(yīng)來(lái)測(cè)定具有免疫活性的物質(zhì)，不能檢測(cè)具有生物活性或者免疫活性喪失的物質(zhì)。由于需要借助其他生物試劑，所以許多因素都會(huì)影響到檢測(cè)的穩(wěn)定性，這將導(dǎo)致需要采取其他措施來(lái)確保檢測(cè)結(jié)果的可靠性。此外，放射性免疫分析是一種競(jìng)爭(zhēng)反應(yīng)，其中被測(cè)物質(zhì)以及對(duì)照物質(zhì)都不能參與反應(yīng)，所以通過(guò)放射性免疫分析法測(cè)得的CEA 的結(jié)果是相對(duì)量而不是絕對(duì)量。最重要的是，該方法會(huì)產(chǎn)生輻射和污染，可能使操作人員暴露于潛在的危險(xiǎn)中，并需要特殊的廢物處理。

其檢測(cè)的基本原理如圖2 所示。待測(cè)物中的抗原物質(zhì)（Ag）與其標(biāo)志物（Ag*）和特異性抗體（Ab）之間存在競(jìng)爭(zhēng)性結(jié)合，因?yàn)锳b 的數(shù)量是恒定的，Ag的增加將減少Ag*·Ab 結(jié)合物的數(shù)量，所以放射性降低。待測(cè)物中抗原（Ag）的含量越高，最終結(jié)合物的放射性越低。如果結(jié)合物的放射性測(cè)量值較低，則表明待測(cè)物質(zhì)的濃度較高。通過(guò)對(duì)標(biāo)準(zhǔn)曲線(xiàn)的分析，可以計(jì)算出被測(cè)物質(zhì)的濃度。

圖2 放射性免疫分析法檢測(cè)癌胚抗原的機(jī)理圖Fig. 2 Mechanism diagram of CEA detection by radioimmunoassay

非競(jìng)爭(zhēng)性免疫分析法是指先標(biāo)記抗體，將其與待測(cè)抗原結(jié)合形成抗原抗體結(jié)合物，然后測(cè)量結(jié)合物的輻射計(jì)數(shù)的方法。非競(jìng)爭(zhēng)性免疫分析法有單位點(diǎn)法和雙位點(diǎn)法兩種：?jiǎn)挝稽c(diǎn)法是先將過(guò)量標(biāo)記抗體與待測(cè)抗原結(jié)合，反應(yīng)平衡后，用固相抗原去除未結(jié)合的標(biāo)記抗體（固相是指用聚苯乙烯塑料包裹抗原或者抗體），通過(guò)檢測(cè)標(biāo)記抗體與待測(cè)抗原結(jié)合物的放射性來(lái)分析待測(cè)物質(zhì)的濃度；雙位點(diǎn)法是先用固相抗體與待測(cè)抗原反應(yīng)結(jié)合，然后使用過(guò)量的標(biāo)記抗體進(jìn)行標(biāo)記，最終形成固相抗體-待測(cè)抗原-標(biāo)記抗體結(jié)合物，最后，通過(guò)檢測(cè)結(jié)合物的放射性來(lái)分析待測(cè)物質(zhì)的濃度。

Kim 團(tuán)隊(duì)在1978 年提出固相放射免疫法測(cè)定血清或血漿中CEA 水平[20]。通過(guò)高氯酸提取樣品，然后用堿性緩沖溶液快速中和多余的酸；用抗體包覆的塑料管和放射標(biāo)記的CEA 抗體作為標(biāo)志物對(duì)高氯酸提取物進(jìn)行檢測(cè)。其中結(jié)合的標(biāo)記抗體與樣品中CEA 的含量成正比，實(shí)現(xiàn)了對(duì)CEA 的靈敏性檢測(cè)。

1.3 酶聯(lián)免疫吸附法

大多數(shù)臨床蛋白質(zhì)生物標(biāo)志物可以通過(guò)酶聯(lián)免疫吸附法（enzyme linked immunosorbent assay，ELISA）檢測(cè)[3]，CEA 屬于蛋白質(zhì)，可作為生物標(biāo)志物。ELISA 通過(guò)將抗體和酶結(jié)合，利用顯色檢測(cè)的方法，實(shí)現(xiàn)對(duì)體液中的微量物質(zhì)進(jìn)行測(cè)定。檢測(cè)的主要步驟是：首先，將一組抗原或抗體結(jié)合到固相載體的表面，并維持結(jié)合抗原或抗體的免疫活性；其次，用酶與另一組抗原或抗體連接形成酶標(biāo)記抗原或酶標(biāo)記抗體，在測(cè)定過(guò)程中，待測(cè)樣品（待測(cè)抗體或抗原）和酶標(biāo)記抗原或抗體以及固相載體表面的抗原或抗體發(fā)生反應(yīng)；再次，通過(guò)洗滌將固相載體上形成的抗原抗體結(jié)合物與其他物質(zhì)分離；最后，由于結(jié)合在固相載體上的酶的數(shù)量與樣品中待測(cè)物質(zhì)的含量成正比，添加酶反應(yīng)的底物后，酶催化底物產(chǎn)生有色產(chǎn)物，有色產(chǎn)物的含量與樣品中待測(cè)物質(zhì)的含量直接相關(guān)，因此，可以根據(jù)反應(yīng)顏色的深淺進(jìn)行定性分析。此外，可以通過(guò)加入終止液和使用酶標(biāo)儀進(jìn)行定量分析。由于酶的特異性和高效性，該方法具有較高的靈敏度。

黃國(guó)慶團(tuán)隊(duì)基于ELISA，通過(guò)使用膠體金免疫層析技術(shù)，開(kāi)發(fā)了一種CEA 膠體金檢測(cè)方法[21]。用這種膠體金制備CEA 膠體金免疫層析檢測(cè)試紙條，當(dāng)CEA 的濃度低于5 ng/mL時(shí)，試紙會(huì)顯色；隨著CEA 濃度增加，檢測(cè)線(xiàn)顏色逐漸降低。這種試紙對(duì)CEA 標(biāo)準(zhǔn)溶液在0～100 ng/mL 都有較好的線(xiàn)性關(guān)系，且重復(fù)性和穩(wěn)定性也都較好。

目前，ELISA 不僅技術(shù)復(fù)雜而且價(jià)格昂貴。因?yàn)樾枰褂妹笜?biāo)記的抗原或抗體，且并不是所有抗原或抗體都適合標(biāo)記，所以酶聯(lián)標(biāo)記的成本相對(duì)較高。如果使用兩種抗體進(jìn)行分析，抗原需要有兩個(gè)以上的抗體結(jié)合位點(diǎn)，而且交叉反應(yīng)也將影響其特異性檢測(cè)。因此，開(kāi)發(fā)一種簡(jiǎn)便、快速、低成本且安全的蛋白質(zhì)生物標(biāo)志物檢測(cè)方法具有重要意義。

2 癌胚抗原光/電化學(xué)檢測(cè)方法

近年來(lái)，電化學(xué)檢測(cè)法因其靈敏度高、響應(yīng)快速、設(shè)備小型化等優(yōu)點(diǎn)而備受關(guān)注。核酸適配體因?yàn)榫哂幸仔揎?、可重?fù)使用、不同批次間無(wú)差異、功能類(lèi)似于抗體、相對(duì)分子質(zhì)量小等優(yōu)點(diǎn)，被認(rèn)為是傳感器理想的識(shí)別元件。通過(guò)結(jié)合電化學(xué)檢測(cè)法以及核酸適配體，構(gòu)建電化學(xué)適配體傳感器，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)CEA 選擇性檢測(cè)。光電化學(xué)檢測(cè)法區(qū)別于電化學(xué)檢測(cè)法[22]，通過(guò)光活性材料在可見(jiàn)光激發(fā)下產(chǎn)生光生電子，并以電荷的傳遞產(chǎn)生光電流作為檢測(cè)信號(hào)。此外，也可以在材料上修飾光活性物質(zhì)，增強(qiáng)對(duì)待測(cè)物質(zhì)的選擇性以及檢測(cè)過(guò)程中電荷的轉(zhuǎn)移速率等，放大檢測(cè)信號(hào)，提高檢測(cè)靈敏度，實(shí)現(xiàn)對(duì)CEA超靈敏檢測(cè)。

2.1 電化學(xué)發(fā)光法

電化學(xué)發(fā)光（electrochemiluminescence，ECL）是通過(guò)電極表面發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)引起的特異性發(fā)光，包括電化學(xué)和發(fā)光兩個(gè)過(guò)程。如羅氏電化學(xué)發(fā)光技術(shù)，其基本原理是：在一定的電壓下，三聯(lián)吡啶釕和三丙胺被陽(yáng)極電極氧化，失去電子；而被氧化的三丙胺陽(yáng)離子自由基由于不穩(wěn)定，會(huì)自發(fā)失去一個(gè)H+，變成強(qiáng)還原劑，并將一個(gè)電子給[Ru（bhy）3]3+，使它變回[Ru（bhy）3]2+，并處于激發(fā)態(tài)；處于激發(fā)態(tài)的[Ru（bhy）3]2+會(huì)發(fā)生衰減并釋放出一個(gè)光子，而后變?yōu)榛鶓B(tài)。這種化學(xué)反應(yīng)過(guò)程會(huì)一直在電極表面重復(fù)，產(chǎn)生許多光子，增強(qiáng)光信號(hào)。ECL 法檢測(cè)CEA的原理就是用三聯(lián)吡啶釕或者N-羥基琥珀酰胺酯作為標(biāo)志物，通過(guò)化學(xué)反應(yīng)標(biāo)記CEA，制成標(biāo)記抗原，檢測(cè)模式與ELISA 類(lèi)似。

構(gòu)建ECL 適配體傳感器的策略主要有兩種：一種是使用CEA 適配體連接ECL 基團(tuán)，將CEA 的cDNA 序列修飾到電極材料上，而后CEA 適配體會(huì)與cDNA 雜交，使它們相連接，并發(fā)生ECL。當(dāng)體系內(nèi)有CEA 存在時(shí)，CEA 會(huì)與cDNA 競(jìng)爭(zhēng)CEA 適配體，導(dǎo)致發(fā)光基團(tuán)遠(yuǎn)離電極，發(fā)光強(qiáng)度降低。另一種是用CEA 適配體連接發(fā)光抑制基團(tuán)，而發(fā)光基團(tuán)在電極上，并連著cDNA 序列。正常情況下，CEA 適配體會(huì)與cDNA 雜交進(jìn)而使ECL 猝滅，但當(dāng)體系內(nèi)存在CEA時(shí)，CEA 會(huì)與cDNA 競(jìng)爭(zhēng)CEA 適配體，使得發(fā)光抑制基團(tuán)從電極上移除，ECL 恢復(fù)發(fā)光。

發(fā)光基團(tuán)功能化貴金屬納米顆?？梢栽鰪?qiáng)其ECL 信號(hào)和自然吸收波長(zhǎng)，從而被廣泛關(guān)注。例如魯米諾金是一種眾所周知且被廣泛使用的陽(yáng)極ECL 發(fā)射器，而硫化鎘摻雜碳量子點(diǎn)復(fù)合材料（CdSC）則用作陰極ECL 發(fā)射器。通過(guò)改變材料可以改變ECL 的發(fā)光強(qiáng)度，進(jìn)而構(gòu)造不同的傳感器。

曹俊濤團(tuán)隊(duì)[14]使用供體/受體對(duì)，即硫化鎘摻雜碳量子點(diǎn)/魯米諾金納米顆粒（CdS-C/L-Au NPs），來(lái)觸發(fā)RET 策略，并將其引入ECL 系統(tǒng)，以構(gòu)建ECL適配體傳感器。利用金納米顆粒的自然吸收截面和催化效應(yīng)可以在一次電位掃描中誘導(dǎo)CdS-C NFs的信號(hào)猝滅和魯米諾金的信號(hào)增強(qiáng)。在該傳感器中，CdS-C NFs 的陰極ECL 信號(hào)隨CEA 濃度的增加而增強(qiáng)，而光激發(fā)的陽(yáng)極ECL 信號(hào)則相應(yīng)減弱。利用這種新的ECL-RET 策略，通過(guò)魯米諾金納米顆粒的陽(yáng)極ECL 信號(hào)與CdS-C NFs 的陰極ECL信號(hào)之比，ECL 適配體傳感器對(duì)CEA 具有優(yōu)異的分析性能，其范圍為0.1 pg/mL～10 ng/mL，檢測(cè)限為0.033 pg/mL。劉福饒團(tuán)隊(duì)[15]使用CdS-C 復(fù)合材料作為陰極ECL 發(fā)射器，使用L-Au NPs 作為陽(yáng)極ECL發(fā)射器，分別固定在雙盤(pán)玻碳電極的兩個(gè)工作電極上。Ag-PAMAM-bio-apt 通過(guò)SH-cDNA 與兩個(gè)電極連接，導(dǎo)致兩個(gè)電極的ECL 猝滅，然后用cDNA 和CEA 競(jìng)爭(zhēng)Ag-PAMAM-bio-apt，變成Ag-PAMAM-bio-apt-CEA，使ECL 信號(hào)增強(qiáng)。兩種電極都能較靈敏地檢測(cè)CEA。

2.2 電化學(xué)免疫檢測(cè)法

電化學(xué)免疫檢測(cè)法是一種將生物信號(hào)轉(zhuǎn)化為電化學(xué)信號(hào)的檢測(cè)方法。通過(guò)將抗體負(fù)載到電極的表面或者襯底材料之上，借助特異性抗原和抗體相互結(jié)合后，溶液界面以及電極表面之間的電子轉(zhuǎn)移速率發(fā)生變化，產(chǎn)生膜電位[3，23-24]，引發(fā)電流響應(yīng)變化，再次通過(guò)轉(zhuǎn)換系統(tǒng)將響應(yīng)信號(hào)轉(zhuǎn)換成可以識(shí)別的電流、電壓、電阻等電信號(hào)。因?yàn)殡S著檢測(cè)物（比如CEA）濃度的變化，電信號(hào)強(qiáng)度也隨之發(fā)生改變，所以通過(guò)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，可以對(duì)目標(biāo)分析物進(jìn)行定性或者定量分析。當(dāng)然，電化學(xué)免疫檢測(cè)中，能夠直接檢測(cè)的抗原或者抗體往往不多，通常需要給抗原或抗體連接一個(gè)具有氧化還原性能的標(biāo)志物，以便通過(guò)電化學(xué)的方法檢測(cè)。標(biāo)志物有兩類(lèi)：電化學(xué)活性物質(zhì)或者生物酶。但是，選擇的生物酶需要滿(mǎn)足高活性、在易與待測(cè)物結(jié)合的基礎(chǔ)上活性不降低、在檢測(cè)過(guò)程中以及保存環(huán)境下穩(wěn)定性好等條件；而電化學(xué)活性物質(zhì)則是具有電化學(xué)氧化還原性質(zhì)的金屬離子或者具有電活性的有機(jī)功能基團(tuán)。所以，選擇合適的標(biāo)志物標(biāo)記CEA 對(duì)于電化學(xué)免疫檢測(cè)法檢測(cè)CEA 無(wú)比重要。

顧雪芳團(tuán)隊(duì)[6]使用二茂鐵（ferrocene，F(xiàn)c）作為氧化還原繼電器，利用金納米顆粒的局域表面等離子體共振（local surface plasmon resonance，LSPR）效應(yīng)增強(qiáng)了電子轉(zhuǎn)移，放大了電信號(hào)，構(gòu)建了一個(gè)三明治適配體傳感器來(lái)檢測(cè)CEA。首先，F(xiàn)c 分子與巰基（—SH）結(jié)合，并通過(guò)金和硫原子之間的共價(jià)鍵固定在金納米表面，然后與抗體（Ab2）結(jié)合，形成Fc-Au NPs-Ab2 納米探針。硫辛酸N-羥基琥珀酰亞胺酯單層被用作金電極和CEA 抗體（Ab1）之間的連接器。最后，在CEA 抗原中培養(yǎng)形成Fc-Au NPs-Ab2-CEA-Ab1，并修飾于金電極，用于電化學(xué)檢測(cè)CEA，由于氧化還原電流隨著CEA 濃度的增加而增大，所以，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)CEA 的特異性檢測(cè)。

2.3 納米孔檢測(cè)法

固體納米孔在單分子檢測(cè)、DNA 測(cè)序、生物傳感器、能量轉(zhuǎn)換、納米粒子分離等領(lǐng)域引起了人們極大的興趣[25]。用固體納米移液管檢測(cè)單個(gè)蛋白質(zhì)分子也得到了廣泛的研究。其原理是在納米孔兩端施加外加電場(chǎng)，借助對(duì)電解液流經(jīng)納米孔時(shí)微弱電流信號(hào)（包括變化頻率、幅度和指紋信號(hào)）進(jìn)行監(jiān)測(cè)，根據(jù)其變化，可以判斷穿過(guò)納米孔的離子或分子的濃度、電荷和結(jié)構(gòu)特征，因此，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)CEA的檢測(cè)。然而，當(dāng)前大多數(shù)分析物是在沒(méi)有任何干擾物質(zhì)的純?nèi)芤褐羞M(jìn)行研究的[25]，如何以高靈敏度檢測(cè)復(fù)雜樣品（比如人血清中的CEA）仍需進(jìn)一步研究。

唐浩然團(tuán)隊(duì)[25]設(shè)計(jì)了一種以DNA 適配體功能化磁性核殼Fe3O4@Au NPs（Apt-MNPs）為載體，通過(guò)組合和人工磁分離過(guò)程，從復(fù)雜樣品中快速分離CEA，并通過(guò)組合固體納米孔，實(shí)現(xiàn)對(duì)CEA 的檢測(cè)。鑒于適配體與CEA 之間的特異性識(shí)別，CEA 添加到Apt-MNPs 中將產(chǎn)生3 種產(chǎn)物，其中Apt-MNPs和CEA-Apt-MNPs 可以通過(guò)正電位轉(zhuǎn)移到納米孔中。由于CEA-Apt-MNPs 和Apt-MNPs 之間的粒徑存在明顯差異，因此，可以通過(guò)電流下降的程度完全區(qū)分相應(yīng)的阻塞信號(hào)。此外，在一定范圍內(nèi)，CEAApt-MNPs 阻斷信號(hào)的頻率與CEA 濃度成正比，可以實(shí)現(xiàn)復(fù)雜樣品中CEA 的定量檢測(cè)。

2.4 基于局域表面等離子體共振檢測(cè)法

可見(jiàn)光照射下，金和銀等貴金屬納米顆粒會(huì)發(fā)生LSPR 效應(yīng)，可以增加電化學(xué)反應(yīng)速率，進(jìn)而增強(qiáng)光電流，提高光電傳感器檢測(cè)CEA 的性能等。如姚勇團(tuán)隊(duì)[18]利用BiOBr 在可見(jiàn)光照射下產(chǎn)生光生空穴增加電荷轉(zhuǎn)移和提高氧化性能，以及聚苯胺空心管能快速電子轉(zhuǎn)移的基礎(chǔ)上，利用金納米顆粒的LSPR 效應(yīng)和水溶性柱五芳烴與抗壞血酸的主客體絡(luò)合增加光電流信號(hào)，結(jié)合CEA 適配體等，構(gòu)建光電化學(xué)適配體傳感器實(shí)現(xiàn)對(duì)CEA 的超靈敏性檢測(cè)。

貴金屬納米顆粒在紫外可見(jiàn)光范圍內(nèi)會(huì)出現(xiàn)很強(qiáng)的吸收光譜，因此，可以獲得LSPR 光譜。材料的微觀(guān)結(jié)構(gòu)特性會(huì)影響該材料吸收光譜峰值處的吸收波長(zhǎng)，加上LSPR 吸收譜對(duì)周?chē)橘|(zhì)極其敏感，因此，在周?chē)橘|(zhì)中加入CEA，然后研究LSPR光譜，并對(duì)其進(jìn)行分析，可以構(gòu)建基于光學(xué)信號(hào)的CEA 檢測(cè)傳感器。例如李青楓團(tuán)隊(duì)提出一種基于LSPR 的光子晶體光纖傳感器用于CEA 的檢測(cè)[26]，利用等離子體和光子晶體光纖及核酸適配體修飾后傳感器表面折射率的變化，進(jìn)一步使光纖的共振波長(zhǎng)產(chǎn)生移動(dòng)。隨著CEA 的加入，CEA 核酸適配體會(huì)與CEA 分子發(fā)生特異性識(shí)別并捕獲CEA 分子，使傳感器表面的折射率進(jìn)一步變化，而且不同濃度的CEA 分子產(chǎn)生的折射率變化量不同。研究發(fā)現(xiàn)，共振波長(zhǎng)與CEA 濃度有良好的線(xiàn)性關(guān)系，因此，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)CEA 濃度的定量檢測(cè)。

2.5 光電化學(xué)適配體傳感檢測(cè)法

光電化學(xué)適配體傳感檢測(cè)法具有光學(xué)和電化學(xué)方法的優(yōu)點(diǎn)，此外，還具有超低的背景信號(hào)和優(yōu)異的靈敏度，具有很高的應(yīng)用價(jià)值。光電化學(xué)適配體傳感器可以用來(lái)檢測(cè)DNA、CEA 或其他生物小分子。與ECL 過(guò)程相比，光電化學(xué)檢測(cè)法是相反的。其原理是利用光激發(fā)電極上的活性物質(zhì)，用CEA 適配體來(lái)識(shí)別CEA；以光電流為檢測(cè)信號(hào)，通過(guò)分離激發(fā)源和檢測(cè)信號(hào)，可以有效去除背景噪聲，實(shí)現(xiàn)對(duì)CEA 的超靈敏檢測(cè)。

韓志忠團(tuán)隊(duì)[7]利用g-C3N4-Au NPs 納米雜化修飾的ZnO 花棒結(jié)構(gòu)、p 型半導(dǎo)體CuS 和CEA 適配體，構(gòu)建了一種光電化學(xué)自適應(yīng)傳感器，用于高靈敏度和選擇性地檢測(cè)CEA。在可見(jiàn)光照射下，金納米顆粒的LSPR 效應(yīng)可以提高光電流的傳輸速度，并使用g-C3N4金納米顆粒和金納米顆粒雜化改性的ZnO 花棒結(jié)構(gòu)來(lái)提高其光電化學(xué)效率和擴(kuò)大可見(jiàn)光吸收范圍。通過(guò)p 型半導(dǎo)體CuS 作為一個(gè)足夠的能量受體來(lái)捕獲光生電子并加速電子-空穴對(duì)的復(fù)合，當(dāng)CEA 存在于系統(tǒng)中時(shí)，結(jié)構(gòu)被破壞，CuS捕捉電子的能力降低，光電流恢復(fù)；隨著CEA 濃度的增加，光電流強(qiáng)度增加。根據(jù)此規(guī)律可以構(gòu)建靈敏的光電化學(xué)適配體傳感器，實(shí)現(xiàn)對(duì)CEA 的高效、快速檢測(cè)。表1 列舉了幾種CEA 檢測(cè)方法的檢測(cè)結(jié)果。

表1 幾種癌胚抗原檢測(cè)方法的檢測(cè)結(jié)果分析Tab.1 Analysis of the testing results based on different CEA detection methods

3 結(jié)論

CEA 是一種腫瘤標(biāo)志物，監(jiān)測(cè)其濃度在惡性腫瘤的診斷、治療、藥效評(píng)價(jià)等方面有重要的臨床價(jià)值。本文綜述了CEA 主要檢測(cè)方法的研究進(jìn)展，重點(diǎn)介紹了檢測(cè)方法、原理和各種檢測(cè)方法的優(yōu)缺點(diǎn)。CEA 傳統(tǒng)的檢測(cè)方法如免疫分析技術(shù)，通過(guò)用熒光分子、放射性元素、酶以及其他免疫活性物質(zhì)作為特定標(biāo)記，分別依據(jù)熒光強(qiáng)度、放射性強(qiáng)度或酶反應(yīng)的底物顏色深淺來(lái)分析CEA 濃度。但是這些標(biāo)志物的選取、使用、保存處理都會(huì)影響對(duì)CEA 濃度的分析，而且廢料的處理比較麻煩。電化學(xué)檢測(cè)法以其響應(yīng)快速、操作簡(jiǎn)單、價(jià)格低廉等優(yōu)點(diǎn)而備受關(guān)注，然而，難以選取合適的發(fā)光材料、用于標(biāo)記CEA 的納米探針易丟失，以及修飾在電極表面的免疫活性物質(zhì)導(dǎo)電性差等缺點(diǎn)限制了其檢測(cè)性能。目前，在電化學(xué)檢測(cè)法基礎(chǔ)上發(fā)展的光電化學(xué)檢測(cè)法不僅同樣操作簡(jiǎn)單且價(jià)格低廉，由于輸入和輸出信號(hào)不同，具有更高的檢測(cè)靈敏度，結(jié)合適配體識(shí)別CEA，能實(shí)現(xiàn)對(duì)CEA 超靈敏檢測(cè)。但是，光電化學(xué)檢測(cè)法還處于實(shí)驗(yàn)階段，在實(shí)際應(yīng)用方面的探索將是它未來(lái)發(fā)展的一個(gè)重要方面，相信在眾多科研人員的努力下，未來(lái)檢測(cè)CEA 的方法將日臻完善，CEA傳感器將會(huì)向更加自動(dòng)化、更高靈敏度、更微型化以及集成化方向發(fā)展。