功能化静电纺纳米纤维用于循环肿瘤细胞捕获和肿瘤治疗研究
发布时间：2021-12-30 20:27
近年来,癌症已成为威胁人类生命健康的头号杀手。在癌症的死亡病例中,有超过90%的癌症患者死于肿瘤的转移和复发。由于肿瘤的侵袭和转移特性,肿瘤细胞能够从原位肿瘤脱落进入血液循环系统,从而形成循环肿瘤细胞（circulating tumor cells,CTCs）。人外周血中CTCs的检测对于癌症的早期诊断、发展预测、疗效评价和个体化治疗等都具有重要意义。但是,由于癌症病人血液中CTCs的稀少性和异质性,通过常规手段从血液中分离或捕获CTCs仍面临着很大的挑战。静电纺丝纳米纤维具有比表面积大、可模拟天然细胞外基质、生物相容性好以及易于制备和表面功能化修饰等诸多优点,使其成为癌细胞捕获应用的理想平台。本论文以静电纺纳米纤维为基体材料,构建了一系列基于纳米纤维的功能化平台,通过纤维表面功能化修饰并整合微流控技术用于CTCs的高效捕获和释放,通过均质处理获得单分散纳米短纤维或者载药纤维环用于CTCs的分选应用和和肿瘤治疗研究,具体研究如下:针对目前CTCs捕获纯度低、亲和捕获不易释放等问题,构建整合两性离子功能化纳米纤维的微流控芯片用于CTCs的特异性捕获和无损释放。首先,通过原子转移自由基聚合...
【文章来源】：东华大学上海市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：151 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
CTCs的捕获分离方法[25]
东华大学博士学位论文第一章5于Poiseuille流动条件、惯性升力以及Dean阻力的影响，不同尺寸的细胞在微通道底部的不同位置处达到平衡。开发的螺旋生物芯片可以使红细胞中的CTCs富集104倍，处理7.5mL血液样品的时间小于10min，分离效率达到了85%。基于物理分选的微流控芯片通常分离效率较高，易于加工、分选时间短且不需要昂贵的生物靶向抗体，但由于其缺乏特异性，导致分离纯度相对较低。图1-2(a)用于捕获CTCs的多重螺旋微流体芯片[45]；(b)通过具有梯形横截面的螺旋通道进行CTCs富集[46]基于靶向标记的微流控芯片主要是利用微流控芯片内部修饰的靶向分子与CTCs表面标志物的亲和识别实现CTCs的捕获和分离。该类芯片可以高特异性地捕获CTCs，具有相对较高的捕获纯度，但是由于需要在通道内部修饰靶向分子，制备工艺较为复杂，且成本较高。通常将靶向分子修饰在微流控通道表面或者修饰在与微流控通道整合的微纳米基质表面。另外，可以通过在微流控通道内部构建微纳米界面或者图案化处理以及通道结构设计（如鱼骨形通道）增加靶向分子与CTCs的接触，提高亲和识别的效率。在2002年，Stroock等人[35]报道了由交错的人字形凹槽组成的微流体通道，这些微通道中的凹槽可以引起低流体阻力，从而产生流体的横向移动并引起微涡流和对流流动。基于这一原理，Stott等人[47]设计了一种人字形CTCs芯片，用于提高CTCs与抗体修饰表面的接触几率，从而提高CTCs回收率。该人字形芯片对中度表达EpCAM的PC3细胞的捕获效率也可以达到90％。与内部平坦的微通道相比，人字形芯片的CTCs捕获效率提高了70％，捕获效率大于95％。考虑到无靶向标记微流控芯片和基于靶向标记微流控芯片各自的局限性，许多研究人员尝试将基于两种方法的微流控技术相结合，以提
东华大学博士学位论文第一章7分离和检测，因而具有较大的临床应用潜力。图1-3.快速响应磁性纳米球用于CTCs的快速、高效捕获和检测[51]。图1-4.整合MNPs的微流体系统用于CTCs的分离和检测[52]。为了更好地对CTCs进行捕获和检测，可将MNPs与CTCs捕获鉴定的其他策略（如荧光染色、微流控芯片等）相结合。例如，利用荧光染料标记的MNPs可以用于多种类型肿瘤细胞的同时检测和分离[53]。首先，分别用红色荧光和黄色荧光染料标记的anti-CD3和anti-PSMA修饰MNPs，并用于靶向结合白血病JurkatT细胞和前列腺LNCaP癌细胞；在外部磁场和荧光显微镜下，混合物中的Jurkat细胞和LNCaP细胞可基于荧光进行区分并分离。此外，郭等人[54]以CdSe/ZnS量子点为荧光剂，通过超声诱导自发封装得到量子点荧光标记的MNPs，随后通过链霉亲和素在荧光MNPs表面修饰生物素化的人表皮生长因子（EGF），
【参考文献】：
期刊论文
[1]Advances in isolation and detection of circulating tumor cells based on microfluidics[J]. Dan Zou,Daxiang Cui. Cancer Biology & Medicine. 2018(04)
[2]Folic Acid Modified Electrospun Poly（vinyl alcohol）/Polyethyleneimine Nanofibers for Cancer Cell Capture Applications[J]. Zhang-yu Fan,Yi-li Zhao,朱晓玥,Yu Luo,Ming-wu Shen,史向阳. Chinese Journal of Polymer Science. 2016(06)
本文编号：3558914
【文章来源】：东华大学上海市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：151 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
CTCs的捕获分离方法[25]
东华大学博士学位论文第一章5于Poiseuille流动条件、惯性升力以及Dean阻力的影响，不同尺寸的细胞在微通道底部的不同位置处达到平衡。开发的螺旋生物芯片可以使红细胞中的CTCs富集104倍，处理7.5mL血液样品的时间小于10min，分离效率达到了85%。基于物理分选的微流控芯片通常分离效率较高，易于加工、分选时间短且不需要昂贵的生物靶向抗体，但由于其缺乏特异性，导致分离纯度相对较低。图1-2(a)用于捕获CTCs的多重螺旋微流体芯片[45]；(b)通过具有梯形横截面的螺旋通道进行CTCs富集[46]基于靶向标记的微流控芯片主要是利用微流控芯片内部修饰的靶向分子与CTCs表面标志物的亲和识别实现CTCs的捕获和分离。该类芯片可以高特异性地捕获CTCs，具有相对较高的捕获纯度，但是由于需要在通道内部修饰靶向分子，制备工艺较为复杂，且成本较高。通常将靶向分子修饰在微流控通道表面或者修饰在与微流控通道整合的微纳米基质表面。另外，可以通过在微流控通道内部构建微纳米界面或者图案化处理以及通道结构设计（如鱼骨形通道）增加靶向分子与CTCs的接触，提高亲和识别的效率。在2002年，Stroock等人[35]报道了由交错的人字形凹槽组成的微流体通道，这些微通道中的凹槽可以引起低流体阻力，从而产生流体的横向移动并引起微涡流和对流流动。基于这一原理，Stott等人[47]设计了一种人字形CTCs芯片，用于提高CTCs与抗体修饰表面的接触几率，从而提高CTCs回收率。该人字形芯片对中度表达EpCAM的PC3细胞的捕获效率也可以达到90％。与内部平坦的微通道相比，人字形芯片的CTCs捕获效率提高了70％，捕获效率大于95％。考虑到无靶向标记微流控芯片和基于靶向标记微流控芯片各自的局限性，许多研究人员尝试将基于两种方法的微流控技术相结合，以提
东华大学博士学位论文第一章7分离和检测，因而具有较大的临床应用潜力。图1-3.快速响应磁性纳米球用于CTCs的快速、高效捕获和检测[51]。图1-4.整合MNPs的微流体系统用于CTCs的分离和检测[52]。为了更好地对CTCs进行捕获和检测，可将MNPs与CTCs捕获鉴定的其他策略（如荧光染色、微流控芯片等）相结合。例如，利用荧光染料标记的MNPs可以用于多种类型肿瘤细胞的同时检测和分离[53]。首先，分别用红色荧光和黄色荧光染料标记的anti-CD3和anti-PSMA修饰MNPs，并用于靶向结合白血病JurkatT细胞和前列腺LNCaP癌细胞；在外部磁场和荧光显微镜下，混合物中的Jurkat细胞和LNCaP细胞可基于荧光进行区分并分离。此外，郭等人[54]以CdSe/ZnS量子点为荧光剂，通过超声诱导自发封装得到量子点荧光标记的MNPs，随后通过链霉亲和素在荧光MNPs表面修饰生物素化的人表皮生长因子（EGF），
【参考文献】：
期刊论文
[1]Advances in isolation and detection of circulating tumor cells based on microfluidics[J]. Dan Zou,Daxiang Cui. Cancer Biology & Medicine. 2018(04)
[2]Folic Acid Modified Electrospun Poly（vinyl alcohol）/Polyethyleneimine Nanofibers for Cancer Cell Capture Applications[J]. Zhang-yu Fan,Yi-li Zhao,朱晓玥,Yu Luo,Ming-wu Shen,史向阳. Chinese Journal of Polymer Science. 2016(06)
本文编号：3558914
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教材专著
