价键可控适配体功能化近红外量子点探针的研制及其对乳腺癌循环肿瘤细胞的高灵敏检测

Detection of the circulating tumor cells (CTCs) plays an important role on the early detection of cancer metastasis, monitoring recurrence and assessing the prognosis efficacy. However, it remains challenging to improve the capture efficiency of CTCs in the whole blood due to their extremely low concentration in peripheral blood. In this proposal, we will develop a one-step approach for the synthesis of aptamer functionalized Ag2S quantum dots (QDs) nanoprobes with controlled valency at the low temperature, which will ensure the homogeneity of the nanoprobes, thus improve the targeting performance, and simplify the experiment steps and reduce the cost. The as-prepared nanoprobes integrate the near-infrared fluorescence properties of Ag2S QDs and the molecular recognition capability of multi-targeting aptamer, which not only avoids the signal interference, but also enhances the affinity between nanoprobes and target cells, therefore improving the capture efficiency of CTCs. On the basis of these intriguing functions, we aim to establish a novel analytical platform for the highly sensitive and selective detection of the breast cancer CTCs, which holds great promise for theranostic applications.

循环肿瘤细胞（CTCs）的检测有助于发现肿瘤的微转移、监测术后复发及评估疗效。由于CTCs存在于复杂的外周血中，且浓度极低，因此在全血中实现高灵敏检测CTCs是一个非常具有挑战性的课题。本项目拟探索低温条件下，以价键可控的多价适配体（aptamer）纳米结构为模板合成近红外发射的Ag2S量子点（QDs），从而得到价键可控的aptamer功能化QDs探针，可确保探针的均质性提高靶向性能，还可省去繁琐的合成后修饰和分离纯化步骤。进而，以Ag2S QDs的近红外荧光性质为基础，结合多价aptamer的生物识别功能，实现优异的近红外荧光性质—特异性识别多靶标的协同作用，不仅可避免样品自身的信号干扰，而且所设计的多价探针可增强与靶细胞的亲和力，提高CTCs捕获率。在此基础上，建立复杂体系中高灵敏、高选择性检测乳腺癌CTCs的新方法。本项目有望为CTCs的高灵敏检测提供基础性技术支持。

循环肿瘤细胞（CTCs）的水平在肿瘤转移和个性化治疗中起着至关重要的作用，但由于外周血中的浓度极低，因此对于高效捕获和检测CTCs来说是一个挑战。首先，将基于近红外（NIR）Ag2S QDs的信号放大与免疫磁性材料相结合，可实现高效的CTCs磁性捕获和超灵敏的荧光标记。通过使用适体修饰的Ag2S QDs通过杂交链式信号放大反应成功构建了NIR荧光Ag2S纳米探针，可极大提高成像灵敏度并减少血液样本的背景信号；结合EpCAM抗体标记的磁性材料用于高度捕获全血中的CTCs（1ml全血中6个CTCs）。其次，结合NIR多价apatmer功能化的Ag2S QDs与白细胞/肿瘤细胞杂化膜包裹磁性纳米粒子，成功构建了一种纳米生物探针，并应用于CTCs的超灵敏分离和检测。我们在温和条件下（60°C）使用一锅法成功合成了四价DNA功能化的Ag2S（Tetra-DNA-Ag2S）QDs。然后将白细胞和肿瘤细胞膜融合得到的杂化膜，涂覆在链霉亲和素（SA）改性的Fe3O4 @ SiO2上。再通过生物素/ SA作用将Tetra-DNA-Ag2S与SA-磁性纳米材料结合制备的纳米生物探针。由于存在杂化膜，能够继承同源肿瘤细胞的结合能力并减少血液样本中白细胞的干扰，从而可以显着提高CTCs的捕获效率。另外，由于NIR多价aptamer-Ag2S QDs，该纳米生物探针还可大大提高CTC检测的灵敏度和特异性。最终，该探针在血液中的捕获效率高达90.25％。再次，还探索了NIR光控体系用于乳腺癌CTCs的捕获、检测及无损释放，其释放效率为92.5％。通过NIR光控释放的MCF-7细胞经过五天培养后，仍保持优异的细胞形态和增殖能力。因此，本项目的实施有望为CTCs的高灵敏检测及下游分析提供基础性技术支持。