CN108956563A

CN108956563A - 一种以肿瘤细胞原位生物合成多功能金属纳米探针的方法

Info

Publication number: CN108956563A
Application number: CN201810645708.0A
Authority: CN
Inventors: 王雪梅; 姜晖; 李春梅; 阮俊; 陈芸; 张航
Original assignee: Southeast University
Current assignee: Southeast University
Priority date: 2018-06-21
Filing date: 2018-06-21
Publication date: 2018-12-07

Abstract

本发明涉及一种以肿瘤细胞原位生物合成金属纳米探针的方法，具体步骤如下：将金属可溶性盐、DNA或RNA链与肿瘤细胞在细胞培养基中共同孵育12‑24小时，然后在1000‑2500 r/min的速率下离心提取出孵育后的肿瘤细胞、用缓冲溶液清洗所述孵育后的肿瘤细胞3‑5次，破碎清洗孵育后的肿瘤细胞，分离、提取所述孵育后的肿瘤细胞内的多功能金属纳米探针，该多功能金属纳米探针具有较好的生物相容性，大大提高了其在生物标记、成像、传感和肿瘤治疗等领域的应用潜能。

Description

一种以肿瘤细胞原位生物合成多功能金属纳米探针的方法

技术领域

本发明涉及材料制备领域，特别涉及一种以肿瘤细胞原位生物合成多功能金属纳米探针的方法。

背景技术

原位荧光生物成像在肿瘤诊断分析中具有十分重要的意义。一般对目标分子、肿瘤细胞或组织进行标记并结合光学显微成像技术，实现对肿瘤细胞或组织的生理病变生物过程以及治疗药物对肿瘤细胞或组织作用过程进行可视化的分析和监测。近年来，由于对金属纳米探针研究的白热化，金属纳米探针已经成为标记肿瘤细胞或组织的新兴材料。

近年来，生物相容性好、荧光强度高的金属纳米探针(如金、银等)颇受研究人员的青睐，其尺寸通常小于2 nm，具有强的可见-近红外荧光，与传统的有机染料相比金属纳米探针效率较高，抗光漂白能力较强，斯托克位移较大；其相比半导体量子点生物毒性更小，生物相容性更好。此外，金属纳米探针比表面积大、催化活性高、表面性质可以根据实际应用的要求进行调节，荧光发射波长在紫外、可见和红外范围内可调，所以其在生物标记、成像和传感、单分子光谱、催化、数据存储和化学传感等很多领域都有潜在的应用价值。

迄今为止，已发展了多种金属纳米探针的合成方法，例如水热法、模板合成法、化学还原法、“一锅煮”合成方法等。然而这些方法或多或少存在一些不足，例如基于“一锅煮”方法合成的金属纳米探针表面含有大量的包裹剂，且多数包裹剂含有一些毒性，在进行生物标记或成像的过程中造成细胞的死亡。因此，急切需要研制一种绿色、低能耗、环境友好型的方法来合成金属纳米探针，如，原位生物合成方法，对于深入了解金属纳米探针的性质具有实际意义，同时也为金属纳米探针的合成方法提供了新的思路。

发明内容

本发明针对现有技术中存在的不足，提供了一种以肿瘤细胞原位生物合成多功能金属纳米探针的方法，以解决现有技术中存在的问题。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种以肿瘤细胞原位生物合成多功能金属纳米探针的方法，具体步骤如下：（1）将金属可溶性盐、DNA或RNA链以及肿瘤细胞在细胞培养基中进行孵育12-24小时，其中所述DNA或RNA链通过化学合成；

（2）将溶液在1000-2500r/min的速率下离心提取出孵育后的肿瘤细胞；

（3）用缓冲溶液清洗孵育后的肿瘤细胞3-5次；

（4）破碎清洗孵育后的肿瘤细胞，并进行分离、提取，即可得到多功能金属纳米探针。

作为本发明的一种改进，所述步骤（1）中金属可溶性盐为氯金酸、氯铂酸、硝酸银、氯化亚铁、葡萄糖酸锌、硫酸镁、硫酸铜、可溶性含锰盐中一种或任意几种组合。金属可溶性盐为具有生物相容性的金属元素对应的可溶性盐。

作为本发明的一种改进，所述步骤（1）中肿瘤细胞为肝癌（HepG2）细胞、白血病（K562）细胞、宫颈癌（HeLa）细胞、胶质瘤细胞（U87MG）、肺癌细胞、鼻咽癌细胞、食管癌细胞、胃癌细胞、大肠癌细胞、乳腺癌细胞、淋巴瘤细胞中的一种或任意几种组合。

作为本发明的一种改进，所述步骤（3）中缓冲溶液为磷酸盐缓冲溶液、巴比妥钠-盐酸缓冲溶液、Tris-盐酸缓冲溶液中一种或任意几种组合。

作为本发明的一种改进，所述的多功能金属纳米探针在生物成像中的应用。

作为本发明的一种改进，所述的多功能金属纳米探针在肿瘤治疗中的应用。

作为本发明的一种改进，所述肿瘤细胞包括肝癌细胞、白血病细胞、宫颈癌细胞、胶质瘤细胞、肺癌细胞、鼻咽癌细胞、食管癌细胞、胃癌细胞、大肠癌细胞、乳腺癌细胞、淋巴瘤细胞中的一种或任意几种组合。

作为本发明的一种改进，多功能金属纳米探针具有的荧光或磁性。

由于采用了以上技术，本发明较现有技术相比，具有的有益效果如下：

1.本发明公开了一种以肿瘤细胞原位生物合成多功能金属纳米探针的方法，通过将具有生物相容性的金属元素对应的可溶性盐、DNA或RNA链与肿瘤细胞(如：肝癌（HepG2）细胞、白血病（K562）细胞以及宫颈癌（HeLa）细胞等)共孵育，金属元素对应的可溶性盐、不同DNA或RNA链在肿瘤细胞中自发地还原生成具有不同DNA或RNA几何结构的荧光和磁性多功能荧光金属纳米探针。该多功能金属纳米探针具有较好的生物相容性，大大提高了其在生物标记、成像、传感和肿瘤治疗等领域的应用潜能。

2、具有不同DNA或RNA几何结构的荧光和磁性多功能荧光金属纳米探针不仅具有金属纳米探针的结构而且具有不同的DNA或RNA结构，使得该多功能金属纳米探针与现有技术中合成的金属纳米探针相比，具有优异性，该多功能金属纳米探针具有磁性和/或荧光性质。

附图说明

图1是实施例1得到多功能金纳米探针的透射电子显微镜（TEM）图像；

图2是实施例1得到多功能金纳米探针的紫外吸收光谱图。

具体实施方式

下面结合具体实施方式，进一步阐明本发明。

实施例1

一种以肿瘤细胞原位生物合成多功能金属纳米探针的方法，具体步骤如下：将HepG2细胞株置于含有10％胎牛血清的DMEM培养基(链霉素100 gg／mL，青霉素100 IU／mL)的培养瓶中，于37℃、含有5％CO2，95％湿度的培养箱中培养。待细胞贴壁后向培养瓶中加入氯金酸溶液（在培养瓶中的浓度为10-20 μM），孵育12小时后，继续向培养瓶中加入一定浓度（如，10μM）的DNA链，孵育12小时后，在2000 r/min的速率下离心提取出孵育后的HepG2细胞，用10 mM巴比妥钠-盐酸缓冲溶液清洗孵育后的HepG2细胞3-5次，破碎清洗后的所述孵育后的HepG2细胞，分离、提取所述孵育后的HepG2细胞内的多功能金纳米探针。

图1是所述多功能金纳米探针的TEM图像，从该图中可以看出该多功能金纳米探针的粒径大约是2-5 nm。图2是所述多功能金纳米探针的紫外吸收光谱图，该紫外吸收光谱图中250nm至280nm区间范围内对应于DNA的吸收峰，证明所述多功能金纳米探针含有DNA。

实施例2

一种以肿瘤细胞原位生物合成多功能金属纳米探针的方法，具体步骤如下：将肝癌（HepG2）细胞株置于含有10％胎牛血清的DMEM培养基(链霉素100 gg／mL，青霉素100 IU／mL)的培养瓶中，于37℃、含有5％CO2，95％湿度的培养箱中培养。待细胞贴壁后向培养瓶中加入硝酸银溶液（在培养瓶中的浓度为10-20 μM），孵育12小时后，继续向培养瓶中加入一定浓度（如，10μM）的DNA链，孵育12小时后，在2000 r/min的速率下离心提取出孵育后的HepG2细胞，用10 mM磷酸盐（PBS）缓冲溶液清洗孵育后的HepG2细胞3-5次，破碎清洗后的所述孵育后的HepG2细胞，分离、提取所述孵育后的HepG2细胞内的多功能银纳米探针。

实施例3

一种以肿瘤细胞原位生物合成多功能金属纳米探针的方法，具体步骤如下：将HepG2细胞株置于含有10％胎牛血清的DMEM培养基(链霉素100 gg／mL，青霉素100 IU／mL)的培养瓶中，于37℃、含有5％CO₂，95％湿度的培养箱中培养。待细胞贴壁后向培养瓶中加入葡萄糖酸锌溶液（在培养瓶中的浓度为10-20 μM），孵育12小时后，继续向培养瓶中加入一定浓度（如，10μM）的DNA链，孵育12小时后，在2000 r/min的速率下离心提取出孵育后的HepG2细胞，用10 mMTris-盐酸缓冲溶液清洗孵育后的HepG2细胞3-5次，破碎清洗后的所述孵育后的HepG2细胞，分离、提取所述孵育后的HepG2细胞内的多功能锌纳米探针。

实施例4

一种以肿瘤细胞原位生物合成多功能金属纳米探针的方法，具体步骤如下：将HepG2细胞株置于含有10％胎牛血清的DMEM培养基(链霉素100 gg／mL，青霉素100 IU／mL)的培养瓶中，于37℃、含有5％CO₂，95％湿度的培养箱中培养。待细胞贴壁后向培养瓶中加入氯化亚铁溶液（在培养瓶中的浓度为10-20 μM），孵育12小时后，继续向培养瓶中加入一定浓度（如，10μM）的DNA链，孵育12小时后，在2000 r/min的速率下离心提取出孵育后的HepG2细胞，用10 mM PBS缓冲溶液清洗孵育后的HepG2细胞3-5次，破碎清洗后的所述孵育后的HepG2细胞，分离、提取所述孵育后的HepG2细胞内的多功能铁纳米探针。

实施例5

一种以肿瘤细胞原位生物合成多功能金属纳米探针的方法，具体步骤如下：将白血病（K562）细胞株置于含有10％胎牛血清的RPMIl640培养基(链霉素100 gg／mL，青霉素100IU／mL)的培养瓶中，于37℃、含有5％CO₂，95％湿度的培养箱中培养。待细胞贴壁后向培养瓶中加入氯铂酸溶液（在培养瓶中的浓度为10-20 μM），孵育12小时后，继续向培养瓶中加入一定浓度（如，10μM）的DNA链，孵育12小时后，在2000 r/min的速率下离心提取出孵育后的K562细胞，用10 mM PBS缓冲溶液清洗孵育后的K562细胞3-5次，破碎清洗后的所述孵育后的K562细胞，分离、提取所述孵育后的K562细胞内的多功能铂纳米探针。

实施例6

一种以肿瘤细胞原位生物合成多功能金属纳米探针的方法，具体步骤如下：将HepG2细胞株置于含有10％胎牛血清的DMEM培养基(链霉素100 gg／mL，青霉素100 IU／mL)的培养瓶中，于37℃、含有5％CO₂，95％湿度的培养箱中培养。待细胞贴壁后向培养瓶中加入氯化亚铁溶液（在培养瓶中的浓度为10-20 μM）和氯金酸溶液（在培养瓶中的浓度为10-20 μM），孵育12小时后，继续像培养瓶中加入一定浓度（如，10μM）的DNA链，孵育12小时后，在2000 r/min的速率下离心提取出孵育后的HepG2细胞，用10 mM PBS缓冲溶液清洗孵育后的HepG2细胞3-5次，破碎清洗后的所述孵育后的HepG2细胞，分离、提取所述孵育后的HepG2细胞内的多功能金-铁纳米探针。

实施例7

一种以肿瘤细胞原位生物合成多功能金属纳米探针的方法，具体步骤如下：将宫颈癌（HeLa）细胞株置于含有10％胎牛血清的DMEM培养基(链霉素100 gg／mL，青霉素100 IU／mL)的培养瓶中，于37℃、含有5％CO₂，95％湿度的培养箱中培养。待细胞贴壁后向培养瓶中加入氯化亚铁溶液（在培养瓶中的浓度为10-20 μM）、葡萄糖酸锌溶液（在培养瓶中的浓度为10-20 μM）和氯金酸溶液（在培养瓶中的浓度为10-20 μM），孵育12小时后，继续向培养瓶中加入一定浓度（如，10μM）的RNA，孵育12小时后，在2500 r/min的速率下离心提取出孵育后的HeLa细胞，用10 mM PBS缓冲溶液清洗孵育后的HeLa细胞3-5次，破碎清洗后的所述孵育后的HeLa细胞，分离、提取所述孵育后的HeLa细胞内的多功能金-铁-锌纳米探针。

实施例8

一种以肿瘤细胞原位生物合成多功能金属纳米探针的方法，具体步骤如下：将宫颈癌（HeLa）细胞株置于含有10％胎牛血清的DMEM培养基(链霉素100 gg／mL，青霉素100 IU／mL)的培养瓶中，于37℃、含有5％CO₂，95％湿度的培养箱中培养。待细胞贴壁后向培养瓶中加入硝酸银溶液（在培养瓶中的浓度为10-20 μM）、氯化亚铁溶液（在培养瓶中的浓度为10-20μM）、葡萄糖酸锌溶液（在培养瓶中的浓度为10-20 μM）和氯金酸溶液（在培养瓶中的浓度为10-20 μM），孵育12小时后，继续向培养瓶中加入一定浓度（如，10μM）的RNA链和一定浓度（如，10μM）DNA链，孵育12小时后，在2500 r/min的速率下离心提取出孵育后的HeLa细胞，用10 mM PBS缓冲溶液清洗孵育后的HeLa细胞3-5次，破碎清洗后的所述孵育后的HeLa细胞，分离、提取所述孵育后的HeLa细胞内的多功能金-银-铁-锌纳米探针。

实施例9

一种以肿瘤细胞原位生物合成多功能金属纳米探针的方法，具体步骤如下：将肿瘤细胞株置于含有10％胎牛血清的培养基(所述培养基可以是RPMIl640培养基或DMEM培养基)的培养瓶中，于37℃、含有5％CO2，95％湿度的培养箱中培养。待细胞贴壁后向培养瓶中加入金属可溶性盐，孵育12小时后，继续向培养瓶中加入一定浓度（如，10μM）的DNA链，孵育12小时后，在2000 r/min的速率下离心提取出孵育后的肿瘤细胞株，用10 mM PBS缓冲溶液清洗孵育后的肿瘤细胞3-5次，破碎清洗后的所述孵育后的肿瘤细胞株，分离、提取所述孵育后的肿瘤细胞株内的多功能镁纳米探针或多功能铜纳米探针或多功能锰纳米探针。

所述肿瘤细胞株为宫颈癌（HeLa）细胞、胶质瘤细胞（U87MG）、肺癌细胞、鼻咽癌细胞、食管癌细胞、胃癌细胞、大肠癌细胞、乳腺癌细胞、淋巴瘤细胞中的一种或任意几种组合。

所述金属可溶性盐为硫酸镁、硫酸铜以及可溶性含锰盐中的一种或任意几种组合（其中金属可溶性盐在培养瓶中的浓度为10-20 μM）。

在上述实施例中，所述DNA链可以是单链也可以是双链，其所述DNA链的碱基的数目可以在100-100,000的范围内。所述RNA链可以包括mRNA、tRNA、rRNA、miRNA、和小分子RNA等中的一种或任意集中组合。

以上所述为本申请的基本构思，仅以实施例形式呈现，显而易见地，本领域的技术人员依据本申请作出相应变化、改进或修正。这些变化、改进和修正已被本申请所暗示或间接提出，均包含在本申请实施例的精神或范围之内。

对于描述本申请的术语，例如“一个实施例”、“一些实施例”或“某些实施例”，表示与它们相关的至少一个特征、结构或特点是包含在本申请的实施例之中的。如本申请和权利要求书中所示，除非上下文明确提示例外情形，“一”、“一个”、“一种”和/或“该”等词并非特指单数，也可包括复数。一般说来，术语“包括”与“包含”仅提示包括已明确标识的步骤和物质，而这些步骤和元素不构成一个排它性的罗列，方法也可能包含其它的步骤或物质。

Claims

1.一种以肿瘤细胞原位生物合成多功能金属纳米探针的方法，其特征在于,具体步骤如下：（1）将金属可溶性盐、DNA或RNA链以及肿瘤细胞在细胞培养基中进行孵育12-24小时；

（3）用缓冲溶液清洗孵育后的肿瘤细胞3-5次；

2.根据权利要求1所述的一种以肿瘤细胞原位生物合成多功能金属纳米探针的方法，其特征在于：所述步骤（1）中金属可溶性盐为氯金酸、氯铂酸、硝酸银、氯化亚铁、葡萄糖酸锌、硫酸镁、硫酸铜、可溶性含锰盐中一种或任意几种组合。

3.根据权利要求1所述的一种以肿瘤细胞原位生物合成多功能金属纳米探针的方法，其特征在于：所述步骤（3）中缓冲溶液为磷酸盐缓冲溶液、巴比妥钠-盐酸缓冲溶液、Tris-盐酸缓冲溶液中一种或任意几种组合。

4.根据权利要求1-3任意一项所述的多功能金属纳米探针在生物成像中的应用。

5.根据权利要求1-3任意一项所述的多功能金属纳米探针在肿瘤治疗中的应用。

6.根据权利要求5所述的应用，其特征在于：所述肿瘤细胞包括肝癌细胞、白血病细胞、宫颈癌细胞、胶质瘤细胞、肺癌细胞、鼻咽癌细胞、食管癌细胞、胃癌细胞、大肠癌细胞、乳腺癌细胞、淋巴瘤细胞中的一种或任意几种组合。