[发明专利]一种双响应型纳米仿生界面的制备及其在细胞捕获与应需无损释放中的应用

说明书

一种双响应型纳米仿生界面的制备及其在细胞捕获与应需无损释放中的应用。该纳米仿生界面，包括：纳米基底和修饰于其上的双响应型ATP aptamer自组装层；所述纳米基底为粗糙基底且具有近红外效应；所述ATP aptamer自组装层由包含ATP aptamer序列的DNA序列及其互补序列(c‑DNA)杂交而成的双链DNA(ds‑DNA)组成；所述ds‑DNA可在ATP刺激和温度(T)刺激下发生解离；所述纳米基底与c‑DNA之间可通过共价方式结合。所述纳米仿生界面修饰靶向基团后，可对复杂体系中的靶细胞进行分离纯化，并通过后续的ATP刺激和NIR刺激，实现捕获靶细胞的整体释放或区域性释放，甚至是单细胞释放。

技术领域

本发明涉及细胞捕获与释放的体外分析检测领域，尤其涉及一种双响应型纳米界面的制备及其在细胞捕获与应需无损释放中的应用。

背景技术

在仿生纳米界面上实现靶细胞的高效分离与后续的无损应需释放不但对基础生物学的研究具有重要意义，对新的临床分析检测手段的开发也是必不可少的。一方面，纯化细胞在整体水平上的无损释放有助于后续的生物学应用，比如说可通过体外药物的筛选建立细胞系；另一方面，细胞的异质性决定了单细胞水平上的分子分析更有利于揭示复杂的分子事件，并为更好地理解特定的生理病理过程提供新的可能性。因此，在仿生纳米界面上构建可同时实现细胞整体无损释放和选择性无损释放(甚至是单细胞释放)的平台变得十分迫切。目前，多种刺激响应型的仿生界面已被成功用于靶细胞的捕获与释放。然而这些生物工程化的界面往往只能对单一的刺激进行响应，包括电刺激，光刺激，温度，生物酶和化学分子刺激等，限制了复杂环境中刺激选择的灵活性。同时，现有的细胞释放策略大多具有破坏性和不可逆性，阻碍了它们的后续生物学应用。近期有研究报道实现了双刺激响应下的细胞捕获与无损释放，但这些双重刺激系统只实现了捕获细胞在整体水平上的释放，如何实现捕获细胞在仿生界面上的选择性无损可控释放(整体水平或单细胞水平)仍然是一个很大的挑战。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的上述不足，提供一种双响应型的纳米仿生界面及其制备方法，通过与靶向基团的结合，用于靶细胞的捕获与无损、可逆和选择性的释放。

本发明所提供的纳米仿生界面，包括：纳米基底和修饰于其上的双响应型ATP适配体(ATP aptamer)自组装层；所述纳米基底为粗糙基底，且具有近红外效应，可吸收近红外光转换为热能；所述ATP aptamer自组装层由包含ATP aptamer序列(5’-ACCTGGGGGAGTATTGCGGAGGAAGGT-3’，可与ATP特异结合)的DNA序列及其互补序列(c-DNA)杂交而成的双链DNA(ds-DNA)组成；所述ds-DNA可在ATP刺激和温度(T)刺激下做出响应，发生解离；所述的纳米基底与ATP aptamer自组装层之间可通过共价方式结合。其中，所述DNA序列和c-DNA序列均能够在端基修饰官能团。所述可修饰在DNA序列端基的官能团可为生物素(biotin)，叠氮(N₃)，二苯基环辛炔(DBCO)及羧基(COOH)，所述可修饰在c-DNA端基的官能团可为巯基(SH)。

所述纳米基底由基底材料与修饰于其上的纳米材料组成，对所述基底材料的形状和尺寸无特别严格的要求，一般来说可为矩形，长度可为0.5～4cm，宽为0.5～4cm，高为0.1～1cm。

所述基底材料要求透明，在近红外区(780～1100nm)无明显吸收，可由下述任意一种基质制成：玻璃，石英，二氧化硅或聚合物，所述聚合物为聚氯乙烯(PVC)或聚二甲基硅氧烷(PDMS)等。

所述纳米材料可为单一纳米材料或多种纳米材料的组合，要求在近红外区(780～1100nm)有明显吸收，可将近红外光(Near Infrared，NIR)转变为热能，使纳米基底暴露在近红外光下的区域温度升高(可达到的最高温度标记为T_NIR)。

所述纳米材料并不局限于某一特定的材料，可由下述一种或多种材料组成：岛状纳米金，纳米金星，纳米金棒，纳米金多面体，石墨烯或碳纳米管等。