可選擇性捕獲循環(huán)腫瘤細(xì)胞的三維聚合物軟鏈的初步探索.pdf

1、惡性腫瘤是種嚴(yán)重的疾病，每年大約有820萬(wàn)人死于癌癥。目前檢測(cè)腫瘤的領(lǐng)域里的黃金標(biāo)準(zhǔn)是“活體組織檢查”，而對(duì)循環(huán)腫瘤細(xì)胞(CTC)的檢測(cè)，則可以作為“液體活檢”部分替代傳統(tǒng)方法，實(shí)現(xiàn)對(duì)癌癥的無(wú)創(chuàng)、快速檢測(cè)。然而CTC在血液里含量稀少，大約10億個(gè)血細(xì)胞中只有1~100個(gè)，因此CTC的捕獲和富集非常有挑戰(zhàn)性。目前CTC的富集和檢測(cè)領(lǐng)域已經(jīng)涌現(xiàn)出很多方法，已有研究證明納米結(jié)構(gòu)有助于提高對(duì)CTC的檢測(cè)效果，并且相比于無(wú)機(jī)納米材料，柔性有機(jī)的納

2、米結(jié)構(gòu)對(duì)CTC的捕獲具有較好的效果。因此，基于前人經(jīng)驗(yàn)，為進(jìn)一步提高捕獲效率，本課題制備了具有可捕獲CTC潛力的三維聚合物軟鏈平臺(tái)。
　　為了實(shí)現(xiàn)高效率捕獲CTC的三維軟鏈平臺(tái)的制備，本課題首先利用電化學(xué)手段將表面引發(fā)原子轉(zhuǎn)移自由基聚合（ATRP）的引發(fā)劑和具有抗非特異性黏附能力的分子聚合沉積到導(dǎo)電介質(zhì)表面，然后通過(guò)表面引發(fā)ATRP的方法制備出具有生物功能化及抗非特異性黏附能力的三維分子軟鏈。通過(guò)這種方法得到的捕獲平臺(tái)，其本身具有

3、良好的抗非特異性黏附能力，又可以通過(guò)控制分子鏈密度，分子鏈長(zhǎng)和生物素功能化單體所占組分來(lái)調(diào)控最終的捕獲能力，理論上具有可控的高效特異性捕獲CTC的潛力。捕獲平臺(tái)的具體實(shí)現(xiàn)方法如下。
　　本課題通過(guò)溴代異丁酰溴與羥基化3，4-乙烯二氧噻吩（EDOT-OH）發(fā)生消去反應(yīng)，合成具有表面引發(fā)ATRP能力的含溴乙烯二氧噻吩（EDOT）衍生物（EDOT-Br），并通過(guò)核磁共振波譜分析，確定了此表面ATRP引發(fā)劑的化學(xué)結(jié)構(gòu)。
　　本課題通

4、過(guò)兩步法合成出了具有抗非特異性粘附能力的單體（含磷酸膽堿的EDOT衍生物）。第一步利用EDOT-OH與2-氯-2-氧-1,3,2-二氧磷雜環(huán)戊烷（COP）之間的消去反應(yīng)生成EDOT-COP；第二步利用EDOT-COP與三甲胺的開(kāi)環(huán)加成反應(yīng)，最終獲得EDOT-PC。通過(guò)核磁共振波譜對(duì)EDOT-PC進(jìn)行分析，確定了此分子的化學(xué)結(jié)構(gòu)，并證明了其具有極好的抗非特異性粘附能力。
　　本課題通過(guò)在乙腈中加入高氯酸鋰作為摻雜離子，加入琥珀酸二辛

5、酯磺酸鈉（DSS）促進(jìn)EDOT-PC的溶解性，最終將EDOT-Br和EDOT-PC穩(wěn)定的共聚合沉積到導(dǎo)電基片上。并通過(guò)X射線光電子能譜分析(XPS)對(duì)共沉積膜的表征，證明本課題已經(jīng)成功將EDOT-Br和EDOT-PC共聚到導(dǎo)電基片上，并且可以通過(guò)調(diào)整溶液中EDOT-Br的含量來(lái)控制導(dǎo)電基片上引發(fā)劑的密度。通過(guò)原子力顯微鏡的表征，通過(guò)循環(huán)伏安法電化學(xué)聚合可以獲得表面粗糙度很低的聚合物膜。通過(guò)接觸角表征，證明了通過(guò)調(diào)整聚合物中的EDOT-P

6、C的含量可以對(duì)聚合物膜的親水性進(jìn)行良好控制。
　　本課題合成了兩種生物素功能化的單體M-Biotin和Hema-Biotin，并在此基礎(chǔ)上探索由導(dǎo)電高分子表面引發(fā)M-Biotin/Hema-Biotin與MPC的ATRP共聚合。為了獲得穩(wěn)定的表面引發(fā)ATRP共聚合方法，本課題嘗試了三種不同的催化劑體系：一種為CuBr/聯(lián)吡啶（bpy）；一種是CuBr2/bpy/抗壞血酸（VC）；一種是CuBr2/三(2-吡啶甲基)胺（TPMA）/

7、VC。最終通過(guò)QCM表征分子鏈與鏈霉親和素及模型蛋白的耦合效果，確定了CuBr2/TPMA/VC在本體系的表面引發(fā)ATRP聚合中具有最優(yōu)效果。另外，此體系下生成的分子鏈同樣具有極好的抗非特異性粘附能力，這種能力是進(jìn)一步優(yōu)化分子鏈捕獲能力的前提。
　　為了最大化分子鏈上的抗體表達(dá)，本課題進(jìn)一步優(yōu)化了引發(fā)劑密度，生物素功能化共聚單體的組成和聚合時(shí)間（鏈長(zhǎng)度）。通過(guò)QCM表征分子鏈與鏈霉親和素的耦合能力，最終探索出了在引發(fā)劑密度為10％