[发明专利]高效捕获和无损释放循环肿瘤细胞的纳米磁性亲和材料

说明书

本申请属于生物材料技术领域，具体涉及一种高效捕获和无损释放循环肿瘤细胞的纳米磁性亲和材料。所述纳米磁性亲和材料包括硼酸修饰的磁性氮化碳纳米片M‑BCN、亲和素‑生物素化适配体Apt‑Avi，所述亲和素‑生物素化适配体Apt‑Avi由生物素化适配体和亲和素进行预组装制备；所述亲和素‑生物素化适配体通过亲和素的糖基与M‑BCN中硼酸配体的定向连接结合，负载到M‑BCN上。通过将适配体有序排列于材料表面，促进适配体与CTC间的相互作用，从而提高CTC的捕获效率。同时该材料在捕获CTC细胞后，可以通过温和且可逆的释放方式对CTC进行无损释放，提高释放CTC的活性，使其能够进行后续的分析。

技术领域

本申请属于生物材料技术领域，具体涉及一种高效捕获和无损释放循环肿瘤细胞的纳米磁性亲和材料。

背景技术

循环肿瘤细胞(Circulating tumor cells，CTCs)是从原发肿瘤脱落进入血液循环系统的肿瘤细胞，是导致肿瘤转移和复发的重要因素。循环肿瘤细胞不仅携带了肿瘤细胞的全部基因组，并且在癌症病变早期就己存在于外周血循环中，因此，循环肿瘤细胞被作为癌症研究的重要对象和癌症早期诊断的重要标志物。利用高效、准确的分离富集方法从复杂的血液成分中获得高纯度、无损、活性的CTC细胞是进行下游分析的前提。然而，CTC在全血中的数量极少，使它们的分离具有挑战性。因此制备出符合细胞高效捕获和无损释放的亲和材料是目前研究的一个热点。

适配体(Aptamer)是一类具有二级结构的核酸，被称为抗体的化学替代品，由于其可编程设计、成本低和易于修改等优点，常被用于制造细胞捕获亲和材料。除了捕获，从捕获材料上释放CTC仍然是下游分析的一项艰巨挑战。捕获的CTC通常粘附在基质上或被困在微结构中，这阻碍了提取其可靠的生化信息。因此，温和并可控地释放CTC是对其进行深入分析的先决条件。近年来，基于相应的CTC捕获原理，广大科研工作者们致力于开发不同的细胞释放方法。目前基于适配体捕获CTC的释放原理主要通过简单地改变其构象，使其失去亲和力和特异性，从而达到CTC释放的目的，包括热变性(Lab Chip 2012,12,3504)、核酸酶消化(ACS Appl.Mater.Interfaces 2015,7,24001)和互补序列杂交(Nano Res.2018,11,2592)等方法。但这些方法或多或少都会对细胞产生一定损伤。另外，捕获界面上适配体由于修饰方法不当也导致适配体有效性低，捕获效果差。

适配体的细胞捕获界面上，由于适体与细胞捕获界面之间的强相互作用，直接结合往往会导致适配体失活；没有有序排列的适配体的界面也存在链间纠缠和局部过度拥挤的问题，这极大地降低了适配体的效率，从而无法对CTC进行高效捕获。

对于常见的CTC释放方法，当采用热变形的方法释放CTC时，适体的热变性随着温度的升高而发生，脆弱的肿瘤细胞在升高的温度下会受到一定程度的损伤，一些具有高熔点的适体需要相对较高的温度才能进行热变性，因而无法释放出有活力的CTC。采用核酸酶的释放，核酸酶在一定程度上会损害细胞，明显降低细胞活性，且核酸酶降解对化学稳定的适配体无效。基于互补序列杂交的策略提供了一种释放CTC用于下游分析的非破坏性方法。但是这种方法需要复杂的互补序列设计，需要仔细选择合适的反应条件，以及相对长的处理时间。因此，急需开放一种新型的CTC捕获亲和材料，以实现CTC的可控、温和、无损释放。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明提出一种纳米磁性亲和材料，通过将适配体有序排列于材料表面，促进适配体与CTC间的相互作用，从而提高CTC的捕获效率。同时该材料在捕获CTC细胞后，可以通过温和且可逆的释放方式对CTC进行无损释放，提高释放CTC的活性，使其能够进行后续的分析。

本发明的具体方案如下：

一种高效捕获和无损释放循环肿瘤细胞的纳米磁性亲和材料，包括硼酸修饰的磁性氮化碳纳米片(M-BCN)、亲和素-生物素化适配体(Apt-Avi)，所述亲和素-生物素化适配体Apt-Avi由生物素化适配体和亲和素进行预组装制备而成。