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1、(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 202410014577.1(22)申请日 2024.01.04(71)申请人 上海交通大学地址 200240 上海市闵行区东川路800号(72)发明人 钱昆吴姣(74)专利代理机构 上海旭诚知识产权代理有限公司 31220专利代理师 郑立(51)Int.Cl.G01N 1/28(2006.01)G01N 27/626(2021.01)(54)发明名称一种介孔蛋黄壳纳米颗粒及其在构建分泌物代谢指纹谱图中的应用和用其筛选的代谢标志物(57)摘要本发明公开了一种介孔蛋黄壳纳米颗粒及其在构建分泌物代谢指。
2、纹图谱的应用和用其筛选的代谢标志物，涉及生物检测领域，本发明提供了一种介孔蛋黄壳纳米材料，所述介孔蛋黄壳纳米材料是铁基，还提供了上述材料的制备方法、其在构建分泌物代谢指纹图谱中的应用以及基于上述材料筛选出的六种宫颈癌筛查标志物，提供了一种使得宫颈癌筛查信号更强，更方便快速的方法的材料和使得筛查结果更准确的筛查标志物。权利要求书1页 说明书5页 附图3页CN 117686298 A2024.03.12CN 117686298 A1.一种介孔蛋黄壳纳米材料，其特征在于，所述介孔蛋黄壳纳米材料是铁基蛋黄壳材料。2.一种如权利要求1所述的介孔蛋黄壳纳米材料的制备方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：。
3、步骤1：制备普鲁士蓝内核；步骤2：利用步骤1制备的普鲁士蓝内核制备双层普鲁士蓝颗粒；步骤3：利用步骤2制备的双层普鲁士蓝颗粒制备介孔普鲁士蓝颗粒；步骤4：利用步骤3制备的介孔普鲁士蓝颗粒制备介孔蛋黄壳纳米颗粒。3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述步骤1包括：采用K3Fe(CN)63H2O和盐酸混合形成混合溶液，随后加入聚乙烯吡络烷酮材料并进行搅拌，随后在80进行热处理，获得普鲁士蓝内核。4.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述步骤2包括：将普鲁士蓝内核与盐酸进行混合，待混合均匀后，热处理24h，形成双层的普鲁士蓝颗粒。5.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述步骤3包括：采用盐酸。
4、将步骤2中制备的普鲁士蓝颗粒进行刻蚀处理，随后将颗粒进行离心洗涤，获取介孔普鲁士蓝颗粒。6.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述步骤4包括：将步骤3得到的介孔普鲁士蓝颗粒进行热处理，获得介孔蛋黄壳纳米颗粒。7.一种如权利要求1所述的介孔蛋黄壳纳米材料在构建分泌物代谢指纹图谱中的应用。8.如权利要求7所述的应用，其特征在于，所述分泌物为阴道分泌物。9.如权利要求7所述的应用，其特征在于，所述应用包括：步骤1：仪器与试剂的准备：基质辅助激光解吸电离飞行时间质谱，阴道分泌物样本，去离子水，介孔蛋黄壳纳米颗粒作为基质；步骤2：采用1mL甲醇水溶液对阴道分泌物拭子进行代谢物提取，随后离心收取提取液上。
5、清液；步骤3：将介孔蛋黄壳纳米颗粒用去离子水配成1mg/mL的基质溶液；步骤4：在质谱靶板上进行样品制备，将每个分泌物提取液样本点样1L，室温下干燥；步骤5：在质谱靶板上进行基质制备，每个基质溶液点样1L，室温下干燥；步骤6：在基质辅助激光解吸电离质谱仪中进行阴道分泌物代谢指纹采集；步骤7：得到阴道分泌物代谢指纹谱图。10.一种使用如权利要求1所述的介孔蛋黄壳纳米材料筛选的宫颈癌筛查代谢标志物组合，其特征在于，所述代谢标志物组合包括：胆碱、组氨酸、琥珀酸、葡萄糖、丝氨酸和戊二酸。权利要求书1/1 页2CN 117686298 A2一种介孔蛋黄壳纳米颗粒及其在构建分泌物代谢指纹谱图中的应用和用其。
6、筛选的代谢标志物技术领域0001本发明涉及生物监测领域，尤其涉及一种介孔蛋黄壳纳米颗粒及其在构建分泌物代谢指纹谱图中的应用和用其筛选的代谢标志物。背景技术0002宫颈癌(简称CC)是源自宫颈细胞的恶变肿瘤。90宫颈癌与人乳头瘤病毒(即HPV)感染相关联。通过对宫颈癌的筛查可以确定HPV感染至高级鳞状上皮内疾患(简称HSIL)及最终转变为宫颈癌的阶段，从而在其转化为肿瘤前提供及时治疗和干预，显著降低相关的发病和致死率。研究表明，宫颈癌筛查可显著提升患者五年生存概率，提升至80。传统的宫颈癌筛查手段主要是通过HPV检测、细胞涂片检测(TCT)和阴道镜检查的结果进行综合判断。但是，这些方法操作复杂、。
7、检测时间长、需要经验丰富的医生等，使其广泛使用存在一定限制。因此，创新、高效的宫颈癌筛查技术的研发变得迫切。0003对于代谢物的检测技术可以分为间接检测与直接检测两种。间接检测方法如PCR和抗体抗原结合需要特定的放大和生化反应，而直接方法如质谱和核磁共振能够直接进行检测，无需预先标记标志物。尤其是LDIMS，可以利用特定的纳米基质材料来增强其检测信号，具有高灵敏度、操作简易、检测速度快等优点。在使用LDIMS进行疾病筛查时，选择合适的临床样本是关键，考虑宫颈癌疾病进展的独特性，例如由高风险型HPV长期感染导致，且发展成宫颈癌的过程可能持续1015年。目前，关于宫颈癌的代谢筛查方法尤其是针对HP。
8、V和HSIL的筛查研究还在初步阶段。主流手段仍依赖于对远离病变部位的样本如血液或尿液进行检测，且所选临床样本常常只涵盖单一的宫颈癌进展阶段。因此，为提高筛查效率及随后治疗效果，选择接近病变部位的样本并建立完整的临床样本队列变得至关重要。0004在LDIMS检测过程中，基底材料的各项物理化学性能的设计尤为关键。其中，蛋黄壳(yolkshell)结构材料，是一种由中央核心与其周围的外壳组合而成，产生了中空的空间特征的材料。这种材料结构由于其独特的物理和化学属性而备受瞩目，例如其高比表面积、高孔隙度、良好的稳定性等，为生物分子的吸收和识别提供了优质的基底材料选择。特别是当使用如铁、铜和镍这样的经济合。
9、理的金属来制备这种yolkshell材料时，它的性能可调节性和成本效益受到了普遍认可。但是，尽管这些经济金属的蛋黄壳材料在LDI检测中展现了出色的性质，仍存在一些待解决的挑战。现有的研究主要关注调整其单一的物理或化学特性，这制约了其在LDI检测中的最大潜能并影响解吸/电离效率的进一步增强。因此，本领域技术人员致力于研究一种整合多种物理和化学特性的铁基蛋黄壳材料，进一步增强在宫颈癌筛查中的检测信号强度，能够快速、方便地获得代谢图谱。发明内容0005有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明所要解决的技术问题是提供一种使得宫颈癌筛查信号更强，更方便快速的方法的材料和使得筛查结果更准确的筛查标志物。说明书1/。
10、5 页3CN 117686298 A30006为实现上述目的，本发明提供了一种介孔蛋黄壳纳米材料，其特征在于，所述介孔蛋黄壳纳米材料是铁基蛋黄壳材料。0007本发明还提供一种介孔蛋黄壳纳米材料的制备方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：0008步骤1：制备普鲁士蓝内核；0009步骤2：利用步骤1制备的普鲁士蓝内核制备双层普鲁士蓝颗粒；0010步骤3：利用步骤2制备的双层普鲁士蓝颗粒制备介孔普鲁士蓝颗粒；0011步骤4：利用步骤3制备的介孔普鲁士蓝颗粒制备介孔蛋黄壳纳米颗粒。0012在本发明的较佳实施方式中，所述步骤1包括：0013采用K3Fe(CN)63H2O和盐酸混合形成混合溶液，随后加入。
11、聚乙烯吡络烷酮材料并进行搅拌，随后在80进行热处理，获得普鲁士蓝内核。0014在本发明的另一较佳实施方式中，所述步骤2包括：0015将普鲁士蓝内核与盐酸进行混合，待混合均匀后，热处理24h，形成双层的普鲁士蓝颗粒。0016在本发明的另一较佳实施方式中，所述步骤3包括：0017采用盐酸将步骤2中制备的普鲁士蓝颗粒进行刻蚀处理，随后将颗粒进行离心洗涤，获取介孔普鲁士蓝颗粒。0018在本发明的另一较佳实施方式中，所述步骤4包括：0019将步骤3得到的介孔普鲁士蓝颗粒进行热处理，获得介孔蛋黄壳纳米颗粒。0020本发明还提供一种介孔蛋黄壳纳米材料在分泌物代谢指纹谱成像中的应用。0021在本发明的较佳实施。
12、方式中，所述分泌物为阴道分泌物。0022在本发明的另一较佳实施方式中，所述应用包括：0023步骤1：仪器与试剂的准备：基质辅助激光解吸电离飞行时间质谱，阴道分泌物样本，去离子水，介孔蛋黄壳纳米颗粒作为基质；0024步骤2：采用1mL甲醇水溶液对阴道分泌物拭子进行代谢物提取，随后离心收取提取液上清液；0025步骤3：将介孔蛋黄壳纳米颗粒用去离子水配成1mg/mL的基质溶液；0026步骤4：在质谱靶板上进行样品制备，将每个分泌物提取液样本点样1L，室温下干燥；0027步骤5：在质谱靶板上进行基质制备，每个基质溶液点样1L，室温下干燥；0028步骤6：在基质辅助激光解吸电离质谱仪中进行阴道分泌物代谢。
13、指纹采集；0029步骤7：得到阴道分泌物代谢指纹谱图。0030本发明还提供一种使用介孔蛋黄壳纳米材料筛选的宫颈癌筛查代谢标志物组合，其特征在于，所述代谢标志物组合包括：胆碱、组氨酸、琥珀酸、葡萄糖、丝氨酸和戊二酸。0031本发明的技术效果如下：00321、使用铁基蛋黄壳结构材料作为基质，具备更高的比表面积、介孔状态和更高的氧化状态，能够提供更多的材料吸附位点，从而增强检测信号；00332、采用制备的工程化蛋黄壳颗粒材料作为基质材料，实现宫颈癌的高效诊断，并且通过一次检测能够同时区分宫颈癌的进展阶段，如HPV感染、癌前病变和宫颈癌；说明书2/5 页4CN 117686298 A400343、使用。
14、上述材料作为基质，筛选出了6个标志物组合，在诊断宫颈癌中结果更加准确。0035以下将结合附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本发明的目的、特征和效果。附图说明0036图1是本发明的一个较佳实施例的制备的介孔蛋黄壳纳米颗粒材料的扫描电子显微镜图；0037图2是本发明一个较佳实施例的宫颈癌不同进展阶段和健康对照的分泌物提取液代表性代谢指纹谱图；0038图3是本发明一个较佳实施例的356个宫颈癌不同进展阶段及健康对照分泌物提取液代谢指纹谱图预处理后783个m/z信号对应热图；0039图4是本发明一个较佳实施例的采用代谢指纹谱图诊断癌前病变的性能图；0040图5是本发。
15、明一个较佳实施例的采用代谢指纹谱图诊断HPV感染的性能图；0041图6是本发明一个较佳实施例的生物标志物组合和单个生物标志物诊断宫颈癌的能力示意图。具体实施方式0042以下参考说明书附图介绍本发明的多个优选实施例，使其技术内容更加清楚和便于理解。本发明可以通过许多不同形式的实施例来得以体现，本发明的保护范围并非仅限于文中提到的实施例。0043实施例一：制备介孔蛋黄壳纳米材料，用作激光解吸电离飞行时间质谱的基质材料：0044步骤1：首先采用K3Fe(CN)63H2O和盐酸混合形成混合溶液，随后加入PVP材料并进行搅拌，随后在80进行热处理，获得普鲁士蓝(PB)内核。0045步骤2：随后将PB内核。
16、与盐酸进行混合，待混合均匀后，热处理24h，形成双层的普鲁士蓝颗粒。0046步骤3：采用盐酸将上述制备的颗粒进行刻蚀处理，随后将颗粒进行离心洗涤，获取介孔普鲁士蓝颗粒。0047步骤4：将上述介孔普鲁士蓝颗粒进行热处理，最终获得介孔蛋黄壳纳米颗粒(图1)。0048实施例二：使用纳米颗粒增强激光解吸电离飞行时间质谱技术，构建分泌物提取液代谢指纹谱图：0049步骤1：仪器与试剂的准备：基质辅助激光解吸电离飞行时间质谱，阴道分泌物样本，去离子水，基质(介孔蛋黄壳纳米颗粒)；0050步骤2：采用1mL甲醇水溶液对阴道分泌物拭子进行代谢物提取，随后离心收取提取液上清液。0051步骤3：将介孔蛋黄壳纳米颗粒。
17、用去离子水配成1mg/mL的基质溶液。0052步骤4：在质谱靶板上进行样品制备，将每个分泌物提取液样本点样1L，室温下干说明书3/5 页5CN 117686298 A5燥；0053步骤5：在质谱靶板上进行基质制备，每个基质溶液点样1L，室温下干燥；0054步骤6：在基质辅助激光解吸电离质谱仪中进行阴道分泌物代谢指纹采集；0055步骤7：得到阴道分泌物代谢指纹谱图，用于后续分析。0056实施例三：对宫颈癌不同进展阶段和健康对照组分泌物提取液样本代谢指纹谱图进行机器学习，实现宫颈癌的高效筛查和不同进展阶段的诊断：0057步骤1：仪器与试剂的准备：MATLAB(R2022a)，Orange(3.25。
18、.0)；0058步骤2：通过步骤一，对41个宫颈癌患者、142个癌前病变患者、94个HPV感染者分泌物提取液样本和79个健康对照分泌物提取液样本进行代谢指纹谱图谱构建(图2)；0059步骤3：在MATLAB(R2022a)上对356个样本的分泌物提取液代谢指纹进行预处理，包括谱线平滑、基线校正和谱峰联配，得到783个m/z信号(图3)；0060步骤4：将41个宫颈癌分泌物提取液样本和79个健康对照提取液样本划分成训练集(91个样本，包括31个宫颈癌分泌物提取液样本和60个健康对照样本)和测试集(29个样本，包括10个宫颈癌分泌物提取液样本和19个健康对照样本)；0061步骤5：在Orange(。
19、3.25.0)上使用支持向量机在训练集进行模型训练，得到模型在训练集上的诊断性能(表1)；0062步骤6：在Orange(3.25.0)上使用步骤5中训练好的模型在测试集进行预测，得到支持向量机在测试集上对于宫颈癌的诊断性能(表1)；0063步骤7：在Orange(3.25.0)上获得诊断癌前病变的性能，对80个癌前病变治疗前的患者和79个健康对照的分泌物提取液样本进行模型训练，评估诊断癌前病变的性能(图4)；0064步骤8：在Orange(3.25.0)上获得诊断HPV感染的性能，对77个HPV感染的患者和79个健康对照的分泌物提取液样本进行模型训练，评估诊断HPV感染的性能(图5)；006。
20、5表1.783个m/z特征训练得到的支持向量机在训练集和测试集中的性能00660067实施例四：构建宫颈癌筛查的代谢标志物组合，实现对宫颈癌的高效筛查：0068步骤1：仪器与试剂的准备：基质辅助激光解吸电离飞行时间质谱，基质辅助激光解吸电离傅里叶变换离子回旋共振质谱，分泌物提取液样本，去离子水，基质(工程化介孔蛋黄壳纳米颗粒)；0069步骤2：将分泌物拭子采用甲醇水溶液进行代谢物提取，并离心收集提取液上清液；0070步骤3：将工程化介孔蛋黄壳纳米颗粒用去离子水配成1mg/mL的基质溶液；0071步骤4：在质谱靶板上进行样品制备，每个分泌物提取液样本点样1L，室温下干燥；0072步骤5：在质谱靶。
21、板上进行基质制备，每个基质溶液点样1L，室温下干燥；说明书4/5 页6CN 117686298 A60073步骤6：在基质辅助激光解吸电离质谱和基质辅助激光解吸电离傅里叶变换离子回旋共振质谱仪中得到生物标志物的精准分子量；0074步骤7：对质谱检测结果进行分析，鉴定出6个代谢生物标志物(表2)；0075步骤8：相比于单个标志物，6个标志物组合在诊断宫颈癌时表现出最好的性能(图6)。0076表2.标志物组合中6个代谢生物标志物相关信息00770078以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。说明书5/5 页7CN 117686298 A7图1图2说明书附图1/3 页8CN 117686298 A8图3图4说明书附图2/3 页9CN 117686298 A9图5图6说明书附图3/3 页10CN 117686298 A10。