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基于石墨烯的早期肺癌便携式诊断仪

一、项目简介

基于石墨烯的新型早期肺癌检测仪能够高效便捷地检测4种肺癌miRNA生物标记物,准确率超过90%。肺癌是全球及中国发病率和死亡率第一的癌症。导致肺癌死亡率居高不下的主要原因就是缺乏肺癌早期诊断手段。研究表明,早期诊断和预警将使肺癌患者的存活率提高10倍以上,目前市场上迫切需要一款高效便捷,成本低廉,高灵敏的肺癌早期诊断产品。

本项目负责人为中科院博导、研究员,在美国、英国、法国、爱尔兰、突尼斯等国家的多家研究机构从事十多年的生物传感器研发。项目技术骨干全部具有博士学位和海外留学经历,是一只具有多学科交叉背景的研发团队,技术壁垒较高。

本产品的检测技术属医学体外诊断产品(IVD) 行业,定位于医疗、检验检疫等机构中肺癌的早期诊断筛查预警。产品形态主要包括:早期肺癌体外筛查诊断仪、石墨烯氧化物电极芯片试剂及耗材。目前,市场上还没有一款能够实现早期肺癌诊断的仪器,该产品具有不可替代性。

2016年,我国二级及以上医院9807家,假设每家医院配备1台早期肺癌诊断仪,预期需求量为9807台。如果单台诊断仪售价40万元,约40亿元。2020年,假如每年5000万人次参与肺癌早期筛查,石墨烯氧化物电极芯片试剂价格每人次200元,约100亿元。仅仅是肺癌筛查,不计算设备在我国每年超过100亿元市场容量。

合作单位:中国科学院重庆绿色智能技术研究院。

二、技术原理

本项目采用石墨烯作为生物传感材料,以miRNA作为生物标记物,利用电化学检测技术进行早期肺癌的诊断。如图所示,在石墨烯电极表面固定特定序列的单链DNA探针,当样本中含有需检测的肺癌相关miRNA时,miRNA将与石墨烯表面的DNA探针通过碱基互补配对结合而将DNA探针从石墨烯表面释放出来,从而使整个体系的电化学特性信号发生变化。通过检测DNA探针从石墨烯表面释放的电化学特性信号变化过程,便可判断待测样本中miRNA的含量。

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三、产品参数

 

仪器 

检测范围 

检测时间 

准确率 

特异性 

成本

可操作性 

X胸片机

>1cm结节

10分钟

13-82%

70%

专业

PET-CT

<0.5cm结节

4小时

100%

80%

专业

免疫蛋白荧光检测系统 

>10mM 标记物

30-60分钟

80%

90%

复杂

早期肺癌诊断仪(项目产品) 

200aM-100pM标记物

10-15分钟

85-90%

100%

简易