基于适配体及功能碳纳米材料的循环肿瘤细胞高灵敏检测方法研究

The detection of circulating tumor cells (CTC) can provide valuable scientific theories for screening cancer patientsrecurrence,warning recurrence and evaluating treatment, but due to a very low concentration of CTC in peripheral blood , and blood content with high fluorescence background interference their optical detection, the high-sensitivity detection of CTC is still a major clinical problem need to solve. In the present project, a novel preparation protocol of functional materials of Magnetic Iron oxide nanoparticles (MION) doped graphene are to be studied. CTCs are captured and separated from the blood using aptamers SYL3 bound onto magnetic graphene. Enzyme catalyzed signal amplification strategy based absorbance difference between aptamers and aptamers/CTC is explored for detection of circulating tumour cells. In addition, capturing CTC by aptamer, real-time quantitative PCR technology is explored for detection of circulating tumour cells with high sensitivity and good selectivity. By hydrothermal method, carbon dots having functions of near-infrared photoluminescenceand and high fluorescence quantum yield will be prepared, and then carbon dots with CTC aptamers are linked onto MION to build a novel fluorescence imaging agents for high sensitive detection of CTC. The implementation of this project has some theoretical significance and potential applications for investigating tumor metastasis mechanism, guiding cancer treatment and prognosis estimation.

循环肿瘤细胞（Circulating tumor cell，CTC）检测能为癌症的筛查、复发早期预警及疗效评价等提供极具价值的科学依据，但是由于CTC在外周血中浓度极低，且血液中一些高荧光背景物质干扰其光学检测，目前高灵敏度地检测CTC仍是临床亟需解决的一大难题。本项目拟采用氧化铁掺杂法制备磁性石墨烯，以结合在其上的适配体SYL3从血液中捕获、磁分离CTC；基于适配体和适配体/CTC复合物在磁性石墨烯表面吸附能力的差异，引入酶催化信号放大策略建立CTC化学发光检测新方法；通过实时荧光定量PCR技术开发CTC荧光分析新方法；利用水热法制备高荧光量子产率的近红外碳点，进而制备多靶点碳点/磁性氧化铁纳米粒子复合材料，构建新型外周血中CTC捕获、富集、近红外荧光成像检测探针。本项目的实施可为研究肿瘤转移机制、指导肿瘤治疗、推断预后提供可靠参考，具有一定的理论意义和潜在的应用价值。

本项目主要开展发光纳米材料设计合成及其在化学生物传感特别是肿瘤细胞及相关标志物检测中的基础应用研究。课题组合成了3种纳米稀土发光材料、4种碳基纳米材料、6种有机小分子荧光探针以检测肿瘤细胞及相关标志物。此外，我们还合成了多种纳米材料用作锂电池阴极材料。已发表学术论文17篇，在投5篇，申请国家发明专利9项。部分结果在进一步整理，相关研究仍在继续进行。邀请本领域知名专家4人次到本项目组指导工作，项目组成员应邀参加国内外学术会议15人次，培养青年教师5名、研究生7名。代表性研究结果如下：.1..镧系配位聚合物荧光纳米探针合成及在生化分析中的应用研究.由于组成成分多样化、具有尺寸可调性以及独特的发光性能，镧系配位聚合物成为生物传感材料的研究热点。以Tb3+为中心离子、CIP为配体、AMP为连接子和识别元件，制备了Tb-CIP/AMP纳米发光探针，并成功用于饮用水和人尿样中Hg2+的检测（Analytica Chimica Acta, 2016, 912:139-145）。.2..基于三肽受体的荧光探针合成并应用于Hela细胞中的硫离子成像.将三肽GGH (Gly-Gly-His)作为铜离子识别位点连接到香豆素分子上合成一种新型荧光探针C-GGH。可以应用于检测Hela细胞中的硫离子。（Talanta, 2015, 143: 307-314）.3..萘二甲酰亚胺基荧光探针比率法检测A549细胞中的联氨.基于联氨和4-溴丁酸基的特异性反应，以萘二甲酰亚胺为信号转导单元，合成了新型荧光探针，研究表明探针可以用于检测A549细胞中的联氨。（Sensors and Actuators B: Chemical,2017,244:417-424）.4..镧系配位聚合物纳米粒子合成及在环丙沙星检测中的应用研究.合成了一种新型镧系配位聚合物纳米粒子Eu/GMP。加入环丙沙星（CIP）后，阻止了CIP和Eu3+之间的能量转移，荧光增强。（RSC Advances,2016,103:100743-100747）.5..高灵敏长波长荧光探针用于活细胞中联氨成像分析.以乙酰基为识别基团设计合成了基于三氰呋喃的D-π-A型荧光探针。在目标物存在时，探针可以有效地水解切除乙酰基基团，在610 nm处产生发出荧光，吸收光谱红移，颜色由黄色变为蓝色，成功地用于活细胞中的联氨的检测。（论文整理中）