国家重大科学研究计划项目“生物医学纳米材料对血细胞作用的研究”工作进展与讨论

生物纳米探针对血液恶性肿瘤细胞的体外作用与检测研究

南京大学 朱俊杰 教授


1、银纳米粒子-磷酸钛空心球复合材料的制备及其用于电化学免疫分析标记物

朱俊杰教授课题组首次成功合成了一种新颖的纳米材料银纳米粒子-磷酸钛空心球复合材料,并用作电化学标记物对癌症标志物人细胞因子进行了免疫分析。通过模板法合成了直径为430 nm,壳厚度为40 nm的磷酸钛空心球。通过离子交换作用,银纳米粒子可以原位负载到磷酸钛壳中,从而制备了银纳米粒子-磷酸钛空心球复合物。这种复合材料具有良好的生物相容性,分散性及很高的银负载量。这些优点使得这种复合材料可以用作免疫分析中的标记物。在该工作中,这种复合材料与抗体分子结合,形成Ab2-AgNPs-TiP复合生物探针用于电化学免疫分析。基于纳米材料复合探针的信号放大作用和有效的磁性分离,这种免疫传感器对人细胞因子的检测灵敏度高,其检测范围为0.0005-10 ng/mL,检测限为0.1 pg/mL。这种分析方法简单、迅速,具有多功能性,可用于其它蛋白及DNA的检测。


Scheme 1. Schematic illustration of the fabrication process of Ab2-AgNPs-TiP bioconjugates: (A) PS@TiP core-shell sphere; (B) hollow TiP sphere; (C) AgNPs-TiP hybrid; (D) Ab2-AgNPs-TiP bioconjugates.


Scheme 2. Schematic illustration of electrochemical immunoassay of IL-6: (A) magnetic sensing array; (B) immunoreaction; (c) sandwiched immunoassay of IL-6 using Ab2-AgNPs-TiP bioconjugates; (D) release of silver ions by the reaction with acid; (E) DPV signal of the immunoassay.


Figure 1. a) Low and b) high magnification TEM images of hollow TiP spheres. c) low and d) high magnification TEM images of AgNPs-TiP hybrids.


Figure 2. A) Typical differential pulse voltammetry of electrochemical immunoassay by Ab2-AgNPs-TiP labels with increasing IL-6 concentration from (a) to (g) (0.0005, 0.001, 0.01, 0.1, 0.2, 1.0, and 10 ng mL-1 IL-6, respectively). B) The resulting calibration curve of IL-6 plotted on a semi-log scale.

2、聚多巴胺包被的碳纳米管用于癌细胞的无标记电化学检测

利用多巴胺的自身氧化聚合反应,该研究组在羧基化的多壁碳纳米管(CNTs-COOH)表面原位包覆了一层聚多巴胺(PDA),并进一步通过碳二酰亚胺偶联反应,共价构建了一种新颖的叶酸(FA)功能化的纳米探针(CNTs@PDA-FA)。用扫描电子显微镜、高分辨透射电镜和接触角分析仪表征了所得的新型纳米探针的均一性和生物相容性。该探针同时具有碳纳米管的优异的电化学性能和叶酸分子对肿瘤细胞膜表面叶酸受体的特异性识别能力。进一步利用电化学阻抗技术,该课题组发展了一种无标记的电化学细胞传感方法,它对高表达叶酸受体的肿瘤细胞,如人宫颈癌HeLa细胞及人白血病HL-60细胞,具有灵敏的电化学响应。由于聚多巴胺修饰层的良好的黏附性能和高的生物分子结合能力,该无标记的电化学传感策略为进一步研究肿瘤细胞膜表面的其它受体-配体的识别反应提供了有力的平台。


Scheme 1. Schematic illustration of the folic acid-targeted cytosensing strategy.