[发明专利]纳米棒阵列的靶细胞捕获基底及其制备方法和应用

说明书

本发明涉及一种基于TiO2纳米棒阵列的靶细胞捕获基底的制备方法，包括如下步骤：将钛酸四丁酯加入酸溶液中混合并搅拌，形成钛酸四丁酯浓度为1.6v/v％～2v/v％的反应液；将所述反应液倒入置有导电玻璃的反应釜中，在150℃反应4～24h，在所述导电玻璃的导电面上形成TiO2纳米棒阵列；在所述TiO2纳米棒阵列表面枝接抗粘附分子牛血清白蛋白，形成抗粘附层；使所述牛血清白蛋白与所述靶细胞亲和捕获分子偶联，在所述抗粘附层表面形成所述靶细胞的捕获层，获得所述靶细胞捕获基底。

技术领域

本发明涉及医学临床分离技术领域方法，具体的涉及一种基于多尺度TiO2纳米棒阵列结构的CTC高效捕获基底及其制备方法与应用。

背景技术

循环肿瘤细胞(CTC)，是指从源发瘤体脱落进入人体外周血的肿瘤细胞。循环肿瘤细胞进入血液循环后迁移到身体其他组织部位造成肿瘤的转移，也被称为扩散的肿瘤细胞。循环肿瘤细胞的生物学分析是理解癌症转移生物学的关键，与癌症转移的早期诊断、治疗效果、癌症的复发及预后密切相关。然而，血液中CTC的含量极其稀少使其分离检测十分困难。为了得到更高效的分离捕获效果，越来越多的人开始试图从3D纳米材料入手以求突破。无机纳米材料由于易于加工成型而备受关注，硅纳米柱、碳纳米管、石墨烯等纳米结构材料已成功应用于CTC捕获基底的研究中。

细胞表面存在着几十到几百纳米的表面结构，如丝状伪足、片状伪足、微绒毛等。研究证实，这些细胞表面纳米尺度的结构形貌能够影响细胞的行为，如细胞吸附、细胞定向及细胞的运动性。目前的研究结果表明纳米尺度在150-500nm左右的纳米粗糙结构对于提高CTC的捕获效率十分有效，而小于100nm的纳米结构可以诱导细胞的粘附等行为。因此，基底纳米材料的设计对于提高细胞的捕获效率至关重要。

因此，如何利用不同尺度下纳米结构对CTC的作用模式以及尺度效应之间的协同效果以进一步的提高CTC的捕获效率有待考察，目前尚无多尺度纳米阵列结构，包括多尺度TiO2纳米棒阵列结构应用于CTC捕获的研究。

发明内容

本发明旨在提供一种生物相容性良好的基于多尺度TiO2纳米棒阵列结构的CTC高效捕获基底，该基底在不同尺度的纳米界面上对分子识别作用进行设计，将抗粘附分子与亲和捕获分子的作用进行有机结合，并利用细胞对不同尺度纳米结构的响应作用提高靶细胞的特异性识别，进而实现CTC的高效捕获。

这种基于TiO₂纳米棒阵列的靶细胞捕获基底的制备方法，包括如下步骤：

将钛酸四丁酯加入酸溶液中混合并搅拌，形成钛酸四丁酯浓度为1.6v/v％～2v/v％的反应液；

将所述反应液倒入置有导电玻璃的反应釜中，在120～180℃反应4～24h，在所述导电玻璃的导电面上形成TiO₂纳米棒阵列；

抗粘附层的制备：在所述TiO₂纳米棒阵列表面枝接抗粘附分子牛血清白蛋白，形成抗粘附层；

捕获层的制备：使所述牛血清白蛋白与所述靶细胞亲和捕获分子偶联，在所述抗粘附层表面形成所述靶细胞的捕获层，获得所述靶细胞捕获基底。

其中，所述抗粘附层的制备步骤具体操作为：将所述TiO₂纳米棒阵列置于体积浓度为0.5～3％的3-氨丙基三乙氧基硅烷-乙醇溶液中反应1～2h，而后于1～2.5v/v％的戊二醛溶液中反应2～4h，再与浓度为1～10mg/ml的牛血清白蛋白水溶液于4～25℃以下反应2～10h。该反应温度可以在室温(25±2℃)下进行，温度越高，反应时间可以相对缩短。

其中，所述捕获层的制备步骤具体操作为：将形成有所述抗粘附层的TiO₂纳米棒阵列置于1～2.5v/v％的戊二醛溶液中反应2～4h，而后与浓度为0.1～10μmol/L上皮细胞粘附分子适配体水溶液或修饰化的上皮细胞粘附分子适配体水溶液反应6～10h。