基于磁性发光MOF纳米复合材料构筑循环肿瘤细胞的高效程序化逐级分离系统的研究

Detection of circulating tumor cells (CTCs) could predict cancer metastasis and chemotherapeutic effects. However, CTCs count is so low in patients’ blood that could be precise capture by conventional methods. In the study, multifunctional magnetic luminescent metal-organic framework (MOF) composite nanomaterials are constructed via a programmed stepwise separation and multi-stimulated response strategy using boronic acid pinacol ester derivative as an organic ligand and rare earth metals as metal ion source for specific recognition, efficient capture, real-time detection and lossless separation. Luminescent MOF coatings were controlled prepared on the surface of magnetic nanospheres to real-timely detect CTCs. To realize first stage capture of CTCs, multifunctional antibody with light response and nonspecific protein resistance was introduced into the system. Photocleavable linker was used to first stage release CTCs through light stimulation. Meanwhile, boronic acid derivatives were exposed to achieve second stage capture of CTCs. CTCs were second stage released through pH or glucose regulation.

对循环肿瘤细胞（CTCs）进行检测对于预测癌症复发和转移、评估临床治疗效果具有举足轻重的意义。然而，在癌症病人血液中的CTC细胞数量极为稀少，常规方法难以精确捕获。本项目拟采用程序化控制逐级分离并结合多重环境刺激响应策略，构建多功能磁性发光金属-有机框架(MOF)纳米复合材料，以硼酸频哪醇酯衍生物为有机配体，稀土金属为金属离子源，在磁球表面可控制备发光MOF纳米层，实现对CTC细胞的实时监控。引入具有对光刺激响应和抗非特异性蛋白吸附的多功能抗体实现CTC细胞的一级捕获；再利用光致断裂偶联剂实现CTC细胞的一级释放，同时发光MOF层中的硼酸衍生物暴露，实现对CTC细胞的二级捕获；最后通过调节pH值或加入葡萄糖，实现对CTC细胞的二级释放，从而完成CTC细胞的特异性识别、高效捕获、实时监测及无损分离，为发展一种新型的CTC细胞特异性识别和捕获技术提供理论依据和技术支撑。

癌症已成为危害人类健康的重大疾病之一。肿瘤转移大大降低患者的存活率，因此，肿瘤的早期诊断和检测对提高患者的存活率具有极其重要的意义。对循环肿瘤细胞（circulating tumor cells, CTCs）进行检测可预测癌症复发和转移、评估临床治疗效果。然而，在癌症病人血液中的CTC数量极少，常规方法难以精确捕获。本项目以EpCAM高表达的癌细胞和上皮表型癌症（乳腺癌等）病人血液中的CTCs为主要目标分离物，设计合成了对外界刺激响应、特异性识别、高效无损分离的多功能磁性纳米复合材料，为发展一种新型的CTC细胞特异性识别和捕获技术提供理论依据和技术支撑。这些材料展现了对CTCs的高选择性、高富集效率、低检测限。捕获到的CTCs的生物活性不受影响，仍然保持其侵袭和迁移特性。在对癌症病人血液中的CTCs分离研究中，这些材料能够高特异性地捕获到CTCs，表现出较大的临床应用前景。