基于纳米技术的肝癌早期诊断的研究

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1、项目名称：基于纳米技术的肝癌早期诊断的研究首席科学家：张宁天津医科大学起止年限：2011.1至2015.8依托部门：天津市科委二、预期目标1•总体目标采用纳米材料、微纳加工技术和生物医学研究的最新成果，研究肝癌特异性功能化纳米材料；探索用于肝癌血清检查的微流控芯片的构建和纳米传感新材料的应用；开发基于新型纳米材料的用于肝癌诊断的医学分子影像新技术；临床验证早诊芯片和纳米分子影像新技术，从而为提出和建立国际肝癌早诊新规范奠定基础。本项目将在纳米医学应用、肝癌早期诊断领域取得一批重要成果，培养一批具有国际影

2、响的学术带头人，为大规模、实时、现场肝癌普查提供高性能的新器件，提高肝癌早诊的灵敏度和准确性，提高我国纳米生物医药技术的国际竞争力，造福广大癌症患者。2.五年预期目标(1)突破性进展通过本项目的实施，将在肝癌的影像学和体外诊断的理论、材料、方法和技术等方而取得突破性的进展：①实现肝癌诊断功能化纳米材料的按需构筑，在构筑技术上取得突破，为研制微流控芯片生物传感器提供设计思路和技术支持；②将微纳器件和微纳加工技术应用于肝癌检测，建立小型、便携、个体化的肝癌实时诊断平台，推动肿瘤诊断进入POCT(Pointo

3、fCareTesting)时代；③根据纳米微泡造影剂的声学特性，研究新型靶向纳米微泡造影剂和基于纳米级微泡造影剂的超声成像技术，探索其在肝癌早期辅助诊断中的应用；制备肝靶向的对比剂SPIO及轧，探索其在肝癌早期肝癌MRI诊断检测中的应用；联合肝癌的影像学早诊和血清早诊，实现高灵敏度的实时诊断，争取制定一套肝癌早期诊断的新标准，造福广大肿瘤患者；①釆用纳米检测新技术，在肝癌发生和微转移等过程的分子机理研究方面实现突破。(1)研究成果①获得对肝癌血清标志物具有敏感性和靶向性的新型功能纳米传感材料4-5种；②

4、完成2・3个基于微纳技术的肝癌早期诊断微纳器件，提高检测灵敏度，减少血样分析时间，降低血样和试剂用量，力争其中1・2个器件直接应用于临床；③获得拥有自主知识产权，具有潜在应用价值，且能用于肝癌早期诊断的超声及磁共振造影剂3-5种；④取得一批具有国际影响的原创性成果，在国际重要学术刊物上发表高质量论文80篇以上，申请专利45・50项，计算机软件著作权1・2项；⑤培养一批具有国际影响力的中青年学术带头人和学术骨干，培养硕士研究生45名，博士研究生30名及博士后10名。三、研究万案1・学术思路：重点针对“肝癌

5、的早期诊断”这个关键科学问题，设计、构建及优化纳米材料，应用于一个对象（肝癌）早期诊断的两类方法（血清学筛查、影像学诊断），重点研究相关的四个内容：新型功能性纳米材料构筑、纳米传感微纳器件的研究、靶向纳米对比剂及成像技术研究、纳米技术的生物医学应用，达到应用丁•肝癌早期诊断方面的一系列创新（纳米传感微流芯片、超声及磁共振靶向纳米对比剂、纳米功能成像、早期诊断新模式），实现项目的最终冃标（肝癌的早期诊断），促进肿瘤早期检测、活体内肿瘤显像的发展，争取实现肝癌早期诊断与筛查的一套新标准。（见图1）个对象两类

6、方法四个课题系列创新一个目标肝癌新型功能性纳米材料构筑纳米传感微纳器件研究耙向纳米对比剂及成像技术研究癌期斷米术学证肝早诊纳技医站早期诊断图1项口总体学术思路2.技术途径：本项冃将采用多学科相互交叉、渗透和有机结合的模式，以建立新的肝癌早期诊断方法，改善诊断的灵敏度和准确率，实现实时诊断为目标，通过合成新的针对肝癌早诊的功能性纳米材料，应用于肝癌影像学和体外早期诊断：设计、构建以功能性纳米材料为基础的高灵敏度的可控微纳器件，用于血清学早期诊断；在功能性纳米材料的基础上，建立新的影像学成像原理、新的生物信

7、息提取和图像重建技术,用于影像学早期诊断。然后将得到的新的微纳器件和新的造影技术进行系统的医学验证，探索新的肝癌检诊规范化模式，制定一套肝癌早诊应用流程指南。详细技术途径见图2。肝癌早期诊断用新型功能性纳米材料的设计和构筑功能纳米传感材料的设计、构筑及性能研究微流体器件的构造肝癌血清学早期筛查的微纳传感器件研究微纳生化传感器的设计与制作纳米技术在肝癌早期诊断中的应用研究微纳生化传感器的检测、信息获取及分析微流控和微纳传感器的封装与系统集成纳米造影剂的表征对比剂与细胞相互作用情况研究肝癌影像学早期诊断靶向

8、纳米对比剂的生物特性及其成像技术新型对比剂在动物体内水平的评价数据挖掘与图像重现技术造影材料的生物安全性探索血清学检9.'J标志物及微纳器件的医学验证纳米技术用于肝癌早期诊断的医学验证及基于纳米技术的肝癌发生和微转移的机理研究新型造影材料及技术的戻学验证肝癌早期诊断应用流程指南的制定基于纳米技术的肝癌机理研究图2基于纳米技术的肝癌早期诊断的研究的技术途径具体研究方案：2.1肝癌早期诊断用新型功能性纳米材料的设计和构筑基于纳米效应和生化反应特