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國(guó)內(nèi)新聞
癌細(xì)胞捕獲與釋放研究取得新進(jìn)展
發(fā)布時(shí)間: 2013-09-30     來(lái)源: 藥品資訊網(wǎng)信息中心
  癌細(xì)胞與材料表面的相互作用是生物界面化學(xué)研究中的前沿?zé)狳c(diǎn)之一,對(duì)腫瘤診斷、抗癌藥物篩選等研究具有重要意義。在國(guó)家自然科學(xué)基金委、科技部和中國(guó)科學(xué)院的大力支持下,中國(guó)科學(xué)院化學(xué)研究所有機(jī)固體重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室的科研人員,在生物界面上癌細(xì)胞的特異識(shí)別與粘附調(diào)控方面取得了重要進(jìn)展。
  受免疫細(xì)胞與腫瘤細(xì)胞的特異粘附界面啟發(fā),相關(guān)實(shí)驗(yàn)人員不再將細(xì)胞簡(jiǎn)化成理想的球體,而是還原其多尺度性,提出了結(jié)構(gòu)匹配和分子識(shí)別的協(xié)同細(xì)胞粘附的研究思路,打破了傳統(tǒng)上僅僅對(duì)分子水平識(shí)別的局限,設(shè)計(jì)制備了與癌細(xì)胞結(jié)構(gòu)尺寸匹配的硅納米線陣列表面,有效提高了靶向腫瘤細(xì)胞的捕獲效率(Angew. Chem. Int. Ed. 2009, 48, 8970),并將微流控技術(shù)和硅納米線細(xì)胞粘附界面相結(jié)合,實(shí)現(xiàn)了高于97%的細(xì)胞捕獲效率(Angew. Chem. Int. Ed. 2011, 50, 3084)。
  在此基礎(chǔ)上,研究人員將對(duì)血癌細(xì)胞特異性識(shí)別的核酸適配體修飾到硅納米線陣列上,建立了一個(gè)酶響應(yīng)的“高捕獲易釋放”的細(xì)胞檢測(cè)平臺(tái)(Adv. Mater. 2011, 23, 4376)。為了建立更普適響應(yīng)界面,研究人員將生物相容性好的熱響應(yīng)性的聚(N-異丙基丙烯酰胺)引入到硅納米線表面上,實(shí)現(xiàn)了溫度響應(yīng)的高效捕獲與有效釋放的癌細(xì)胞粘附可控界面(Adv. Mater. 2013,25, 922, 圖1)。該表面設(shè)計(jì)的獨(dú)特之處是利用牛血清蛋白易于吸附到疏水表面,而在親水表面是去吸附的特點(diǎn)。以牛血清蛋白為橋,介導(dǎo)癌細(xì)胞特異性抗體在界面上的吸附與去吸附。而熱響應(yīng)聚合物在體溫疏水,室溫親水。這樣,通過(guò)牛血清蛋白與界面之間的疏水相互作用,就實(shí)現(xiàn)了抗體在表面的吸附和去吸附。相應(yīng)的,在體溫下就可以對(duì)癌細(xì)胞進(jìn)行特異性識(shí)別粘附,在室溫下可將捕獲的癌細(xì)胞釋放下來(lái)。另外,牛血清蛋白本身有抗非特異粘附的特點(diǎn),從而降低了非靶向細(xì)胞的非特異粘附。該研究提供了一個(gè)無(wú)損的“高粘附易釋放”的細(xì)胞檢測(cè)平臺(tái),使捕獲后釋放細(xì)胞的存活率高達(dá)95.3 ± 1.2%。
  進(jìn)一步,研究人員通過(guò)表面引發(fā)的鏈轉(zhuǎn)移聚合反應(yīng)將苯硼酸基聚合物刷引入到硅納米線表面,制備了對(duì)PH值和葡萄糖雙重響應(yīng)界面(J. Am. Chem. Soc. 2013, 135, 7603, 圖2)。當(dāng)PH 6.8時(shí),苯硼酸聚合物與癌細(xì)胞表面的唾液酸殘基的結(jié)合常數(shù)遠(yuǎn)大于苯硼酸聚合物與葡萄糖的結(jié)合常數(shù),從而可以特異性癌細(xì)胞粘附。而當(dāng)PH值升高到7.8時(shí),苯硼酸聚合物與葡萄糖之間的結(jié)合常數(shù)大于其與唾液酸之間的結(jié)合常數(shù),使粘附的癌細(xì)胞可以從表面釋放下來(lái)。這樣通過(guò)改變pH值和葡萄糖濃度,就實(shí)現(xiàn)了雙響應(yīng)的癌細(xì)胞特異粘附和去粘附的有效調(diào)控。同時(shí),這個(gè)溫和調(diào)控過(guò)程對(duì)細(xì)胞沒(méi)有明顯的損傷,細(xì)胞活性保持在95%以上。該研究為復(fù)雜生命體系中癌癥檢測(cè)與靶向藥物傳輸提供了理論基礎(chǔ)。
  利用不同pH值下苯硼酸聚合物對(duì)唾液酸和葡萄糖的結(jié)合常數(shù)的改變,設(shè)計(jì)制備了pH值和葡萄糖雙重響應(yīng)的癌細(xì)胞可控粘附納米界面
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