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


无酶杂化纳米电化学催化剂用于超灵敏电化学细胞传感

磁性Fe3O4纳米粒子被广泛用于生物样品的分离、药物传送以及磁共振成像。2007年有报道纳米尺寸的Fe3O4具有跟天然酶辣根过氧化酶(HRP)类似的催化活性。此后,各种含Fe3O4的纳米复合材料均被用于H2O2的化学或电化学还原催化剂。这里我们创新性地发现了在没有H2O2存在下,Fe3O4仍可以催化小分子染料的电化学还原。金属纳米笼(nanocage)作为有效的信号放大器,可以组装到Fe3O4球表面,以进一步提高电化学催化信号(图1)。在经过多圈电化学循环伏安扫描之后,Fe3O4磁珠的形貌、物理结构稳定,并且仍可保持很好的催化活性(图2)。相较于过氧化物酶/H2O2的酶催化体系,Fe3O4@nanocage的核壳纳米粒子具有更强的电化学催化稳定性(图3)。以乳腺癌细胞系为模型,该组将这一杂化纳米催化粒子进一步用于循环肿瘤细胞(CTC)的传感,检测限低至4~5个细胞,并具有良好的选择性(图4),为癌症的早期诊断、治疗以及愈后评估提供了帮助。如果将这一杂化纳米粒子用其他细胞特异性识别的适配体或抗体功能化,该电化学方法可以很容易地扩展到其他类型的细胞传感中去。论文于2014年1月27日以通讯形式在《美国化学会志》发表。
Zheng T.T. Zhu J. J. et al. Robust nonenzymatic hybrid nanoelectrocatalysts for signal amplification toward ultrasensitive electrochemical cytosensing. J. Am. Chem. Soc., 2014, 136: 2288−2291.



图3 Fe3O4@nanocage电化学催化稳定性



图2 Fe3O4催化机理验证