一种石墨烯嵌层式碳膜材料在肿瘤细胞检测分析中的应用制造技术

本发明专利技术涉及一种石墨烯嵌层式碳膜材料在肿瘤细胞检测分析中的应用，涉及循环肿瘤细胞的检测和释放领域。该应用包括以下步骤：首先采用石墨烯嵌层式碳膜基底捕获和/或释放肿瘤细胞，再对该肿瘤细胞进行分析。该应用在保持高特异性捕获循环肿瘤细胞的同时，能够在不引入外来物质，例如酶或者金纳米颗粒溶解明胶的前提下，凭借基底在近红外光照射下实现自热，进而释放细胞，以便后续的生物分析。以便后续的生物分析。以便后续的生物分析。

【技术实现步骤摘要】
一种石墨烯嵌层式碳膜材料在肿瘤细胞检测分析中的应用


[0001]本专利技术涉及循环肿瘤细胞的检测和释放领域，特别是涉及一种石墨烯嵌层式碳膜材料在肿瘤细胞检测分析中的应用。

技术介绍

[0002]循环肿瘤细胞(CTCs)，由实体肿瘤病变脱落并进入外周血的肿瘤细胞形成。CTC通过血液传播到身体的其他器官，转移是癌症患者死亡的主要原因。因此，从外周血中高效、准确地捕获和释放CTCs对于早期癌症患者的诊断和预后至关重要。然而，CTCs在外周血液中极为罕见(每毫升全血中只有几个到数百个CTCs，109个红细胞和107个白细胞)，而且很难在保持生物活性的同时释放CTCs，这也影响了随后的再培养和医学分析。因此，需要发展一种在保持细胞高活性状态下的高效精准的捕获和释放方法。
[0003]Kim[Kim,Tae
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Hyeong,Minji Lim et al.Fast:Size
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Selective,Clog
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Free Isolation of RareCancer Cells from Whole Blood at a Liquid
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Liquid Interface[J].Analytical Chemistry.2017,89 (2):1155
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1162]基于CTCs与血细胞尺寸差异，使用一种超高速、易操作、高灵敏度的离心微流控技术
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FAST圆盘对采集到的患者外周血进行过滤，在离心式微流控装置中，随着圆盘的旋转，液体径向向外泵送。将全血样本注入样本装载室，轻轻推入过滤室，较大的 CTC被膜捕获，而较小的造血细胞通过膜被转移到废液室从而达到分离的目的。但是其缺点在于一方面部分白细胞尺寸范围会与CTC的尺寸范围重叠，导致白细胞被误捕获在膜上，降低CTCs的纯度，另一方面就是这种分离方式不能对CTCs进行特异性捕获。此外虽然流体辅助室完全浸润的设计可以降低液体流动所需的压差，但是这种机械分离方式仍可能对细胞造成损伤且有堵塞滤膜的风险。
[0004]Eduardo[Reategui Eduardo,Aceto Nicola,Lim Eugene J et al.Tunable NanostructuredCoating for the Capture and Selective Release of Viable Circulating Tumor Cells[J].ADVANCEDMATERIALS.2015,27(9):1593
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+]采用了一种双模明胶基纳米结构涂层捕获细胞，再利用明胶的温度响应性进行整体加热从而使得捕获的细胞被释放。而对于局部的释放该文献建立了频率控制微尖端系统的实验原型。通过微尖端在微流体装置的表面产生受控振动，产生可以选择性地去除单个细胞的正常惯性力。去除的薄膜的表面积(以及释放的细胞数量)取决于振动的频率，从而能够调整释放半径以进行单个CTC恢复。这种方法虽然既能够实现对循环肿瘤细胞的整体释放和局部释放，但是释放过程繁琐复杂，机械力的大小调节可能会造成细胞的机械损伤。
[0005]Lv[Song
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Wei Lv,Ya Liu,Min Xie et al.Near
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Infrared Light
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Responsive Hydrogel for SpecificRecognition and Photothermal SiteRelease of Circulating Tumor Cells[J].ACS nano,2016,10: 6201
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6210]利用在包埋金纳米棒(GNR)的水凝胶上压印目标细胞的细胞印记，制作了近红外光响应水凝胶基底，可以实现对捕获细胞的单细胞释放。这种方法的缺陷在于带有细胞形貌的明胶基底的制备过程繁琐复杂，过长的制备时间可能导致明胶随温度变化发生一定变化，不易保存基底。此外，文章中使用的金纳米棒
能够在膜蛋白介导下通过内吞效应进入细胞，进入特定细胞器且有可能干扰细胞器的生理功能，因此具有潜在的细胞毒性。

技术实现思路

[0006]针对上述问题，本专利技术提供一种石墨烯嵌层式碳膜材料在肿瘤细胞检测分析中的应用，该应用在保持高特异性捕获循环肿瘤细胞的同时，能够在不引入外来物质，例如酶或者金纳米颗粒溶解明胶的前提下，凭借基底在近红外光照射下实现自热，进而释放细胞，以便后续的生物分析。
[0007]为了达到上述目的，本专利技术提供了一种石墨烯嵌层式碳膜材料在肿瘤细胞检测分析中的应用，包括以下步骤：首先采用石墨烯嵌层式碳膜基底捕获和/或释放肿瘤细胞，再对该肿瘤细胞进行分析。
[0008]本专利技术人在研究过程中发现，针对循环肿瘤细胞的捕捉和释放，已有3种技术手段：流体辅助分离技术、双模明胶基纳米结构涂层、在包裹金纳米棒的明胶上压印细胞印记作为基底来捕获细胞。然而，流体辅助分离技术(FAST disc)的检测方法依赖于循环肿瘤细胞与血细胞的尺寸差异，不具备对目标细胞特异性捕获的功能，滤膜无法过滤掉部分特殊的尺寸与循环肿瘤细胞相近的白细胞，而且在全血中血细胞的数量会远远高与循环肿瘤细胞。而仅根据细胞的尺寸大小来分离循环肿瘤细胞可能会导致混入大量的大尺寸的白细胞从而降低捕获的循环肿瘤细胞的纯度，且大量的血细胞通过滤膜可能会造成堵塞，且微滤装置的通病就是容易出现堵塞。这种靠压差使细胞通过滤膜的方法可能在排挤过程中会使细胞造成损伤。
[0009]双模明胶基纳米结构涂层虽然可以通过整体加热使细胞全部释放和微尖端系统的振动选择性地释放单个细胞，但是整个系统设计繁琐，尖端的振动幅度和力度大小难以把握，很难无损地释放单个的肿瘤细胞，容易对细胞造成严重的机械损伤，可能影响细胞后期的培养和研究。
[0010]在包裹金纳米棒的明胶上压印细胞印记作为基底来捕获细胞，整个基底制作时间过长，在此过程中明胶状态受温度影响容易出现变形，导致基底形貌发生改变，进而容易导致压印的细胞印记形状发生改变，最重要的是引入的金纳米棒具有潜在的细胞毒性，金纳米棒随细胞一起释放后，能够进入特定细胞器导致细胞器的生理功能受到干扰，同时，金纳米棒在细胞内的聚集会延长其在细胞内的停留时间，从而使细胞产生的活性氧自由基增加，进而影响细胞功能导致细胞凋亡。
[0011]因此，本专利技术人采用上述应用方式，利用石墨烯嵌层式碳膜材料的特性，能够在保持高特异性捕获循环肿瘤细胞的同时，能够在不引入外来物质，例如酶或者金纳米颗粒溶解明胶的前提下，凭借基底在近红外光照射下实现自热，进而释放细胞，以便后续的生物分析。
[0012]在其中一个实施例中，所述捕获通过以下方法实现：将所述石墨烯嵌层式碳膜基底和肿瘤细胞共同孵育。
[0013]采用上述方式，让石墨烯嵌层式碳膜基底和肿瘤细胞充分接触，利于捕获肿瘤细胞。
[0014]在其中一个实施例中，所述肿瘤细胞的细胞浓度为0.8
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种石墨烯嵌层式碳膜材料在肿瘤细胞检测分析中的应用，其特征在于，包括以下步骤：首先采用石墨烯嵌层式碳膜基底捕获和/或释放肿瘤细胞，再对该肿瘤细胞进行分析。2.根据权利要求1所述的应用，其特征在于，所述捕获通过以下方法实现：将所述石墨烯嵌层式碳膜基底和肿瘤细胞共同孵育。3.根据权利要求2所述的应用，其特征在于，所述肿瘤细胞的细胞浓度为0.8
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105个/ml
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1.2
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105个/ml。4.根据权利要求2所述的应用，其特征在于，所述孵育的温度为20℃
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27℃，所述孵育的时间为0.8
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1.2h。5.根据权利要求1所述的应用，其特征在于，所述释放通过以下方法实现：对石墨烯嵌层式碳膜基底进行近红外光照射，使石墨烯嵌层式碳膜基底释放肿瘤细胞。6.根据权利要求5所述的应用...

【专利技术属性】
技术研发人员：李心磊，杨森宇，陈同生，曹媛媛，刁东风，
申请(专利权)人：深圳大学，
类型：发明
国别省市：