[发明专利]一种用于捕获叶酸受体高表达癌细胞的纳米纤维膜及其制备方法和应用

说明书

技术领域

本发明属于静电纺纳米纤维材料领域，特别涉及一种用于捕获叶酸受体高表达癌细胞的纳米纤维膜及其制备方法和应用。

背景技术

近年研究表明，基于循环肿瘤细胞(Circulating Tumor Cells,CTCs)的液体活检技术有望成为一种全新的肿瘤早期检测技术。由于CTCs在血液中数量非常少，10⁹个血细胞中仅含有1～100个CTCs，要在众多血细胞中分离出稀少的CTCs细胞颇具难度，成为CTCs研究的主要阻碍。因此CTCs研究的关键在于从含有大量血细胞的复杂血液样本中准确、高效地将其分选出来。通过改进分离技术和设备，满足高捕获率、高纯度和高通量的要求，从而成为能够满足科研和临床需求的工具。

纳米材料由于其尺寸较小(1-100nm)，具有特殊的光学、电子学和磁学等性质，能够有效地应用于各种医学研究。静电纺丝是一种可以快速简便制备具有高比表面积的纳米或微米级纤维的生产技术，该方法具有以下特点：制备过程简易、纤维种类多样；所制得的纳米纤维具有极大的比表面积，能提供大量的细胞接触位点，使单位面积内捕获细胞的数量增加[Chen,L.,et al.,Aptamer-Mediated Efficient Capture and Release of T Lymphocytes on Nanostructured Surfaces.Advanced Materials,2011,23,4376-4380]。大量研究表明纳米纤维易进行表面修饰，并且可以负载生物活性分子，如蛋白质、核酸、糖类及生长因子等。同时，纳米纤维能够模拟天然细胞外基质(Extracellular matrix,ECM)，为细胞的粘附、增殖及生理功能提供良好的微环境。

目前，应用抗体修饰的纳米纤维膜捕获CTCs的平台受到研究者的青睐，利用功能化纳米纤维对细胞进行捕获的报道也越来越多。武汉大学Zhang等[Zhang,N.,et al.,Electrospun TiO₂Nanofiber-Based Cell Capture Assay for Detecting Circulating Tumor Cells from Colorectal and Gastric Cancer Patients.Advanced Materials,2012,24,2756-2760]利用功能化二氧化钛纳米电纺丝包被基底，实现对血液中CTCs的分离富集。除了功能化识别抗体，基底沉积的电纺丝平行排列，其拓扑结构与细胞外基质相互作用，以提高CTC捕获率。研究表明，细胞表面纳米结构组件(微绒毛和丝状伪足)与细胞外基质相互作用，影响细胞黏附、活性迁移及分化等功能。因而可以通过纳米材料模拟细胞外基质构建一些可调控细胞黏附性的纳米表面，实现对CTC的捕获。

由于微流控芯片管道尺寸在微米量级和细胞尺寸非常匹配，又可以很好地操纵流体，非常适合应用于细胞分选。而且，分选CTCs的样品非常有限，使用微流控芯片处理微量流体正好弥补了这一缺陷，所以受到研究者的普遍关注。近些年来，有越来越多的研究者将微流控芯片技术应用在CTCs的分选上。

将纳米材料与微流控芯片相结合，可以进一步提高细胞与捕获靶点的接触，从而解决临床检测中待处理血样量少以及单一使用微流控芯片时富集灵敏度较低等问题。Zhao等人[Zhao,L.,et al.,High-purity prostate circulating tumor cell isolation by a polymer nanofiber-embedded microchip for whole exome sequencing.Adv Mater,2013.25(21):p.2897-2902]构建表面具有EpCAM特异性抗体修饰的微流控芯片，通过控制微流通道长度，通道内液体流速等因素，增加了细胞表面识别探针与细胞的接触，进一步提高了CTC的捕获灵敏度。并且该基底可以实现单细胞的显微切割，并对获得的CTCs进行全基因测序，显示出很好的效果。然而，EpCAM抗体只能捕获上皮来源的癌细胞，且价格昂贵、不易保存，具有很大的应用局限性。