CN111504973A - 一种复合纳米材料、其制备方法和应用 - Google Patents

一种复合纳米材料、其制备方法和应用 Download PDF

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林杰
何孟�
吴爱国
徐夏薇
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Abstract

本发明涉及一种复合纳米材料、其制备方法和应用。复合纳米材料包括：半导体纳米粒子，半导体纳米粒子表面连接有拉曼信号分子；高分子，高分子具有多个与半导体纳米粒子进行结合的结合官能团，并且高分子通过多个结合官能团结合于半导体纳米粒子；靶分子，靶分子偶联于高分子，靶分子为能与癌细胞表面抗原或受体发生特异性相互作用的抗体或配体；半导体纳米粒子选自金属氧化物中的至少一种。半导体纳米粒子的选择性表面增强拉曼散射效应，可在混合溶液中检测特定分子，具有具有的生物传感检测优势。本申请提供的复合纳米材料可在极低的待检癌细胞浓度下，仍可实现高灵敏性地检测癌细胞。

Description

一种复合纳米材料、其制备方法和应用
技术领域
本发明涉及医药技术领域，具体地涉及一种复合纳米材料、其制备方法和应用。
背景技术
肿瘤的早期诊断及预后是挽救患者生命的关键，然而，恶性肿瘤早期时缺乏明显症状，发现时多数已属中晚期。正如弗吉尼亚大学放射系主任NCI临床试验合作团队ACRIN创始者BruceJ.Hillman教授所说，传统的临床影像学诊断方法(如MRI、CT、PET等)很难实现有效的肿瘤早期诊断。若能在癌症早期检测到循环肿瘤细胞(CTCs)，就可以在转移灶出现前采取手术治疗，从而大大提高患者的存活率。CTCs的检测及评估有助于理解肿瘤转移机制，并指导肿瘤治疗，从而为推断预后提供可靠参考，此外，还有助于判断治疗效果以及监测肿瘤的转移或复发，因此是一种具有高度可行性且高信息含量的新型诊断手段。
拉曼光谱作为表征分子振动能级的指纹光谱，在物理学、化学、生物学以及材料科学等领域一直扮演着重要的角色。表面增强拉曼散射(SERS)的发现可大大提高基底与分子间的能量转移，避免了荧光背景的干扰，使拉曼散射光谱检测的精度产生飞跃。SERS的超高灵敏度检测为生命科学及单分子研究提供了一种很好的手段。由于在肿瘤早期时人体外周血中的CTC浓度很低，具有超高灵敏度的SERS技术是检测CTC的最佳手段之一。
现有的用于检测CTC的具有表面增强拉曼散射功能的纳米材料普遍存在检测灵敏度低且要求待检液具有较高的待检癌细胞浓度，这无疑在一定程度上限制了肿瘤的早期发现和预后。近年来，贵金属纳米粒子复合材料已成功用于CTC检测，其虽然具有检测灵敏度高的优势，但是其较差的生物兼容性、信号重复性及无选择性增强特性，从某种角度上制约了其在CTC领域的进一步发展。
综上所述，本领域急需开发一种新型的、具有高检测灵敏度、选择性增强特性、优异的生物兼容性和高检测信号重复性的表面增强拉曼散射功能的半导体复合纳米材料用于检测CTC的高效检测，也可以作为贵金属纳米粒子复合材料的互补替选物。
发明内容
为解决上述问题，本发明的目的在于提供一种新型的、具有高检测灵敏度、选择性增强特性、优异的生物兼容性和高检测信号重复性用于检测CTC的具有表面增强拉曼散射功能的半导体复合纳米材料。本申请提供的复合纳米材料可在极低的待检癌细胞浓度下，仍可实现高灵敏性地检测癌细胞。
根据本申请的一方面，提供了一种复合纳米材料，所述复合纳米材料包括：
半导体纳米粒子，所述半导体纳米粒子表面连接有拉曼信号分子；
高分子，所述高分子具有多个与所述半导体纳米粒子进行结合的结合官能团，并且所述高分子通过多个所述结合官能团结合于所述半导体纳米粒子；
靶分子，所述靶分子偶联于所述高分子，所述靶分子为能与癌细胞表面抗原或受体发生特异性相互作用的抗体或配体；
所述半导体纳米粒子选自金属氧化物中的至少一种。
可选地，所述金属氧化物选自氧化锌、二氧化钛、氧化银、氧化亚铜、氧化铁中的任一种。
可选地，本申请中的半导体纳米粒子的粒径为100-1000nm，较佳地为200-300nm，更佳地为300-500nm，最佳地为500-700nm。
可选地，所述半导体纳米粒子的粒径上限独立地选自1100nm、1000nm、900nm、800nm、700nm、600nm、500nm、400nm、300nm、200nm，下限独立地选自1000nm、900nm、800nm、700nm、600nm、500nm、400nm、300nm、200nm、100nm。
可选地，本申请中的复合纳米材料包括三层：作为核心的半导体纳米粒子、中间层的高分子及位于外层的靶分子。
可选地，所述半导体纳米粒子表面固定或吸附拉曼信号分子。
可选地，所述“固定或吸附”为化学键合和/或物理吸附。
可选地，所述半导体纳米粒子的形状选自正十二面体、正八面体、正六面体、四面体、球型、片型、纳米笼型、无规则型中的至少一种。
优选地，所述半导体纳米粒子选自正十二面体氧化银、正八面体氧化银、正六面体氧化银、球型氧化银、棒状二氧化钛、片状二氧化钛、球型二氧化钛、片状氧化锌中的至少一种。
可选地，所述高分子为直线型高分子；所述直线型高分子的结合官能团选自巯基、氨基、羧基、羟基中的至少一种。
优选地，所述直线型高分子选自多肽、寡肽、蛋白质、多糖、聚醚类化合物、聚酯类化合物中的至少一种。
可选地，所述聚醚类化合物具有选自下组的基团：氨基、羧基、羟基、或其组合。
可选地，所述聚酯类化合物具有选自下组的基团：氨基、羧基、羟基、或其组合。
可选地，所述直线型高分子选自聚谷氨酸、聚天门冬氨酸、含谷氨酸化合物、含天门冬氨酸化合物、聚赖氨酸、聚精氨酸、含赖氨酸化合物、含精氨酸化合物中的至少一种。
可选地，所述复合纳米材料的形状选自正十二面体、正八面体、正六面体、球型中的至少一种。
可选地，所述多肽选自含有巯基的多肽。
优选地，所述含有巯基的多肽长度≥20个氨基酸，较佳地≥50个氨基酸；进一步较佳地≥100个氨基酸。
优选地，所述含有巯基的多肽长度为50-2000个氨基酸，较佳地为100-1000个氨基酸。
优选地，所述蛋白质为还原型BSA(牛血清蛋白)蛋白。
优选地，所述多糖选自壳聚糖、葡聚糖、甲壳素、纤维素、淀粉、琼脂中的至少一种。
优选地，所述高分子为具有巯基和/或氨基的聚合物(包括直链和支链的聚合物)。
可选地，所述高分子的各分子链基本平铺于所述半导体纳米粒子表面。
优选地，所述直线型高分子在所述半导体纳米粒子表面的覆盖率大于等于50％，较佳地≥70％，更佳地≥80％，最佳地≥90％或100％。
可选地，所述高分子的各分子链通过多个“半导体－S键”和/或“半导体-N键”与所述半导体纳米粒子化学键合。
本申请中的“半导体－S键”指的是半导体纳米粒子与高分子上的巯基形成的键，“半导体-N键”指的是半导体纳米粒子与高分子上的氨基形成的键。
可选地，所述靶分子通过选自下组的基团与所述高分子偶联：氨基、羧基、羟基、或其组合。
可选地，所述靶分子为多肽类物质或非多肽类物质(如叶酸)。
可选地，所述靶分子选自下组：单克隆抗体、叶酸、半乳糖胺、或其组合。
可选地，所述多肽类物质为单克隆抗体。
可选地，所述非多肽类物质选自叶酸、半乳糖胺中的至少一种。
可选地，所述单克隆抗体选自下组：EPCAM抗体、CD44抗体、或其组合。
可选地，所述靶分子通过酰胺键与所述高分子共价键合。
可选地，所述高分子“平躺式”地与所述半导体纳米粒子结合。
可选地，所述“平躺式”指所述高分子中的每个分子均通过多个结合官能团与所述半导体纳米粒子在n个位置发生连接，其中n为≥3的正整数，较佳地n≥5个，较佳地≥10个，更佳地≥20个或≥50个。
可选地，所述高分子的分子量≥1000道尔顿，较佳地≥5000道尔顿，更佳地≥10000道尔顿。
可选地，所述的高分子的分子量通常≤1000000道尔顿，较佳地≤100000道尔顿。
可选地，所述拉曼信号分子为在拉曼光谱中具有共轭振动的有机分子；
优选地，所述有机分子选自4-巯基苯甲酸、巯基吡啶、4-巯基苯胺、巯基萘、对氟硫酚、罗丹明、结晶紫、耐尔蓝中的至少一种。
可选地，所述复合纳米材料的粒径为100-1100nm。
可选地，所述复合纳米材料的粒径为100-300nm，更佳地为300-500nm，最佳地为500-800nm。
可选地，所述复合纳米材料的粒径上限独立地选自1100nm、1000nm、900nm、800nm、700nm、600nm、500nm、400nm、300nm、200nm，下限独立地选自1000nm、900nm、800nm、700nm、600nm、500nm、400nm、300nm、200nm、100nm。
可选地，所述复合纳米材料中，半导体纳米粒子、拉曼信号分子、直线型高分子、靶分子的质量比为60-100：5-30：1-50：1-20。
优选地，所述复合纳米材料中，半导体纳米粒子、拉曼信号分子、直线型高分子、靶分子的质量比为70-90：5-20：1-40：1-15。
进一步优选地，所述复合纳米材料中，半导体纳米粒子、拉曼信号分子、直线型高分子、靶分子的质量比为80-90：5-25：1-20：1-10。
根据本申请的另一方面，还提供了一种上述合纳米材料的制备方法，至少包括以下步骤：
将含有半导体纳米粒子、拉曼信号分子、高分子和靶分子的原料，在催化剂的存在下，反应，得到所述复合纳米材料。
可选地，至少包括以下步骤：
(1)将含有半导体纳米粒子的第一溶液和含有拉曼信号分子的第二溶液混合，反应，得到中间产物Ⅰ；
(2)将含有高分子的第三溶液与中间产物Ⅰ混合，反应，得到中间产物Ⅱ；
(3)将含有靶分子的第四溶液与中间产物Ⅱ混合，在催化剂的存在下，反应，得到所述复合纳米材料。
可选地，在上述步骤(1)、(2)、(3)中，反应时间为30min-24h。
所述催化剂选自1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐、N-羟基琥珀酰亚胺中的至少一种。
优选地，所述第一溶液为半导体纳米粒子的酒精或水溶液。
优选地，所述第二溶液为拉曼信号分子的酒精或水溶液。
优选地，所述第三溶液为高分子的超纯水溶液。
优选地，所述第四溶液为靶分子的超纯水溶液。
可选地，所述拉曼信号分子在上述步骤(1)得到的混合液中的含量浓度为50-200μM，较佳地为80-150μM，更佳地为100-125μM。
可选地，所述半导体纳米粒子和高分子的质量比为60-100：1-50。
可选地，所述第一溶液、第二溶液、第三溶液和第四溶液中含有溶剂；所述溶剂选自水、四氢呋喃、乙醇、己烷中的至少一种。
可选地，所述第一溶液中半导体纳米粒子的浓度为0.070-0.200mg/mL；和/或
所述第二溶液中拉曼信号分子的浓度为0.001-0.04mg/mL；和/或
所述第三溶液中高分子的浓度为0.001-0.09mg/mL；和/或
所述第四溶液中靶分子的浓度为0.001-0.02mg/mL。
本申请还提供了一种组合物，所述组合物包括：上述复合纳米材料、根据上述方法制备得到的复合纳米材料中的任一种；和
装载于所述复合纳米材料中的抗肿瘤药物和/或医学造影剂。
本申请还提供了一种检测癌细胞的方法，所述方法至少包括步骤：将复合纳米材料与样品混合，从而使所述复合纳米材料与待检测的癌细胞形成复合物；
通过检测所述复合物的拉曼信号，确定癌细胞的存在与否和/或数量；
所述复合纳米材料选自上述复合纳米材料、根据上述方法制备得到的复合纳米材料中的任一种。
可选地，所述样品选自血液、培养液、腹腔水中的至少一种。
可选地，所述癌细胞选自循环肿瘤细胞、循环肿瘤栓、转移灶、或其组合。
可选地，所述检测癌细胞的方法为非治疗性的、非诊断性的。
可选地，所述方法具有以下特征：当待检测的癌细胞为循环肿瘤细胞时，其检测灵敏度为1-500个/mL；和/或
当待检测的癌细胞为循环肿瘤细胞时，待检液中循环肿瘤细胞的含量最低为1个/mL；和/或
当待检测的癌细胞为循环肿瘤细胞时，待检液中循环肿瘤细胞的含量最低为10个/2.3×106个细胞。
可选地，所述方法具有选自下组的一个或多个特征：
i)当待检癌细胞为循环肿瘤细胞时，其检测灵敏度为1-500个/mL，较佳地为3-50个/mL；
ii)当待检癌细胞为循环肿瘤细胞时，待检液中循环肿瘤细胞的含量最低为1个/mL，较佳地为3个/mL，更佳地为5个/mL；
iii)当待检癌细胞为循环肿瘤细胞时，待检液中循环肿瘤细胞的含量最低为10个/2.3×106个细胞(如HepG2细胞)。
可选地，本申请中的半导体纳米粒子采用以下方法制备：
a-1)在含有半导体纳米粒子前驱体的溶液中加入聚合物聚乙烯吡咯烷酮，再逐滴加入氨水，再加入氢氧化钠溶液得到的半导体纳米粒子。
可选地，所述半导体纳米粒子前驱体选自硝酸银、醋酸锌、钛酸四丁酯中的至少一种。
可选地，在步骤a-1)之后还包括如下步骤：
a-2)提供生长液，所述生长液含有半导体化合物和还原剂；
a-3)将步骤a-1)所得产物加入步骤a-2)所述生长液中，制得所述半导体纳米粒子。
可选地，步骤a-2)中的所述生长液还包含保护剂。
可选地，在步骤a-1)之后还任选地包括如下步骤：避光处理步骤a-1)所得产物。
可选地，所述半导体化合物选自Ag2O、TiO2、ZnO、Cu2O中的至少一种。
可选地，所述还原剂选自抗坏血酸、葡萄糖、氨水、甲醇、水合肼和甲醛中的至少一种。
可选地，所述保护剂选自十六烷基三甲基溴化铵、聚乙烯吡咯烷酮(PVP)、柠檬酸、柠檬酸三钠、吐温、十二烷基硫酸钠(SDS)中的至少一种。
可选地，所述高分子和/或靶分子经催化剂活化。
可选地，所述活化剂选自1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳二亚胺(EDAC)、N-羟基丁二酰亚胺(NHS)、可溶于水的碳二亚胺(EDC)中的至少一种。
在本申请中，拉曼信号分子、高分子、靶分子的分子量没有特别限制，可根据需要适当调整。
在本申请中，半导体纳米粒子的种类、形状和粒径没有特别限制，半导体纳米粒子对拉曼信号有显著的增强作用，一般可达到103-106倍，并且在<1.0μm时，拉曼信号很强。
本申请中的复合纳米材料，可用于制备检测靶细胞(如癌细胞)的试剂或药剂。
本申请提供的复合纳米材料，具有选择性增强特性，这主要是因为本申请选择的半导体纳米粒子作为SERS基底具有选择性增强特性，可以根据待检分子被选择性增强的峰位，有利于在混合物中检测某一种特指待检分子。这个选择性增强特性，也是半导体纳米材料作为SERS基底相比较于其他材料的特殊优势所在。
本申请提供的复合纳米材料还具有优异的生物兼容性和高检测信号重复性等优势。
本申请能产生的有益效果包括：
(1)本申请通过采用直线型高分子与半导体纳米粒子“平躺式”结合的连接方式，可极大地减薄位于半导体纳米粒子表面的高分子层的厚度，进而显著地提高复合纳米材料对待检测癌细胞的检测灵敏度；
(2)复合纳米材料可在极低的待检癌细胞浓度下，仍可实现高灵敏性地检测癌细胞；
(3)复合纳米材料由于高分子层的包覆，可有效地避免与非癌细胞相互作用，且具有强度拉曼信号，高的检测灵敏度，即使在使用小分子靶分子(如叶酸)的情况下，也可获得非常高的检测灵敏度；
(4)复合纳米材料对癌细胞具有高的靶向性和/或选择性；
(5)本申请提供的复合纳米材料的制备方法简单、成本低、便于大面积推广。
附图说明
图1是本发明复合纳米材料的制备过程示意图，其中
Figure BDA0002444303880000081
代表半导体纳米粒子、
Figure BDA0002444303880000082
代表具有苯环结构的拉曼信号分子、
Figure BDA0002444303880000083
代表具有多氨基或巯基的高分子、
Figure BDA0002444303880000091
代表与肿瘤细胞有特异性相互作用的靶分子；
图2为八面体氧化银的TEM图；
图3为八面体氧化银对4-MPY分子和CV分子两种拉曼信号分子的表面增强拉曼效应进行的检测；
图4为以Ag2O@4-MPY-rBSA-FA为探针检测两名肝癌患者外周血中的循环肿瘤细胞的效果图；
图5为实施例1中的八面体氧化银和4-MPY分子(1×10-5M)混合，其SERS信号和纯4-MPY分子(1×10-2M)的拉曼信号图。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。下列实施例中未注明具体条件的实验方法，通常按照常规条件或按照制造厂商所建议的条件。
除非另行定义，文中所使用的所有专业与科学用语与本领域熟练人员所熟悉的意义相同。此外，任何与所记载内容相似或均等的方法及材料皆可应用于本发明方法中。文中所述的较佳实施方法与材料仅作示范之用。
本申请实施例利用透射电镜(TF20)进行TEM分析；利用拉曼光谱仪(RenishawinVia Reflex)进行拉曼光谱分析；利用拉曼光谱仪(Renishaw inVia Reflex)进行表面增强拉曼光谱分析。
实施例1
(1)具有表面增强拉曼散射(SERS)功能的八面体氧化银的制备
将50mL,100mM的硝酸银溶于去离子水中，加入0.1mM的聚乙烯吡咯烷酮(PVP)(Mw＝55000)，混合均匀，然后逐滴加入0.5M的氨水直到溶液颜色由无色变为褐色再变为无色透明溶液。搅拌10min后迅速加入4mL,2M的NaOH溶液，搅拌30min后离心(3000rmp,10min)洗涤数次。最后分散在酒精溶液里保存，所述八面体氧化银材料的粒径为500nm，制备得到的八面体氧化银的TEM图如图2所示，可以看出，氧化银具有八面体结构。
(2)连接有拉曼信号分子的八面体氧化银(Ag2O-4-MPY)的制备
把4-巯基吡啶(4-MPY)溶酒精溶液中，配制浓度为1mM的4-巯基吡啶溶液。取1mL(1)所述的八面体氧化银，加入到4mL超纯水中，混合均匀，再加入5mL4-巯基吡啶溶液，待反应一定时间后，便制得Ag2O-4-MPY材料，4℃保存。
(3)含有二硫键的高分子牛血清白蛋白(BSA)的还原及包裹有高分子的氧化银半导体纳米粒子(Ag2O-4-MPY-rBSA)的制备
配制1mg/mL的BSA水溶液，取10mL1mg/mLBSA，向其中加入65μL0.1M硼氢化钠水溶液，室温反应1h，再70℃水浴至无气泡产生，将制备的还原牛血清白蛋白(rBSA)稀释至0.5mg/mL，4℃保存。取120μL0.5mg/mLrBSA加入到12mLAg2O-4-MPY溶液中，待反应一定时间后，制得Ag2O-4-MPY-rBSA材料，4℃保存。
(4)还原BSA表面配体叶酸(FA)的偶联
在EDAC(1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳二亚胺)的催化下，利用叶酸的羧基与还原BSA表面的氨基之间的化学反应，在还原BSA表面偶联能够特异性靶向作用于脑癌、肾癌、乳癌、肺癌、卵巢癌、子宫癌、鼻咽癌等组织的配体叶酸。
活化叶酸具体制备方法简述如下：取40mg/mL叶酸(90.4μmol-COOH)，32.0mgEDC(83.2μmol)，19.2mgNHS(83.2μmol)，溶于磷酸缓冲液(PBS)中，避光反应8h。
取0.2mL活化叶酸和1.8mLPBS混合均匀，加入到12mLAg2O-4-MPY-rBSA中，反应16h，在使用超滤离心管(MWCO3.0kDa)浓缩离心，将14mLAg2O-4-MPY-rBSA-FA浓缩至2mL，即可获得表面偶联有配体叶酸的Ag2O-4-MPY-rBSA-FA复合纳米材料。图1是本发明复合纳米材料的制备过程示意图。
实施例2
(1)具有SERS功能的正十二面体氧化银的制备
将50mL,50mM的硝酸银溶于去离子水中，加入0.05mM的PVP(Mw＝55000)，混合均匀，然后逐滴加入0.5M的氨水直到溶液颜色由无色变为褐色再变为无色透明溶液。搅拌10min后迅速加入4mL,2M的NaOH溶液搅拌30min后离心(3000rmp,10min)洗涤数次。最后分散在酒精溶液里保存，所述氧化银材料的粒径为100-1100nm。
实施例2中正十二面体Ag2O-4-MPY-rBSA-FA复合纳米材料的其他制备过程与实施例1相同。
实施例3
(1)具有SERS功能的正六面体氧化银的制备
将50mL,100mM的硝酸银溶于去离子水中，然后逐滴加入0.5M的氨水直到溶液颜色由无色变为褐色再变为无色透明溶液。搅拌10min后迅速加入4mL,2M的NaOH溶液搅拌30min后离心(3000rmp,10min)洗涤数次。最后分散在酒精溶液里保存，所述氧化银材料的粒径为100-1100nm。
实施例3中正六面体Ag2O-4-MPY-rBSA-FA复合纳米材料的其他制备过程与实施例1相同。
实施例4
(1)具有SERS功能的球型氧化银的制备
将50mL,10mL的硝酸银溶于去离子水中，加入0.2mM的PVP(Mw＝55000)，混合均匀，然后逐滴加入0.5M的氨水直到溶液颜色由无色变为褐色再变为无色透明溶液。搅拌10min后迅速加入4mL,2M的NaOH溶液搅拌30min后离心(3000rmp,10min)洗涤数次。最后分散在酒精溶液里保存，所述氧化银材料的粒径为100-1100nm。
实施例4中球型Ag2O-4-MPY-rBSA-FA复合纳米材料的其他制备过程与实施例1相同。
实施例5
(1)具有SERS功能的球型二氧化钛的制备
采用溶胶-凝胶法制备了TiO2纳米结构。通常，搅拌钛酸四丁酯(0.75mL)在80℃下溶解在乙醇(2.0mL)和冰醋酸(0.075mL)的混合物中。然后在搅拌下将硝酸(0.15mL，AR)、蒸馏水(0.1mL)和乙醇(1mL)的混合溶液缓慢加入其中。最后，将所得样品在120℃真空干燥5h，然后在400℃煅烧2h，得到的二氧化钛材料的粒径为100-1100nm。
实施例5中球型TiO2-4-MPY-rBSA-FA复合纳米材料的其他制备过程与实施例1相同。
实施例6
将实施例1中还原BSA表面偶联的靶分子改为半乳糖胺，具体制备方法与实施例1相同，其他步骤与实施例1相同，即可制得一种基于SERS检测肝癌循环肿瘤细胞的纳米复合材料。
实施例7
将实施例1中还原BSA表面偶联的靶分子改为半乳糖胺，具体制备方法与实施例1相同，其他步骤与实施例2相同，即可制得一种基于SERS检测肝癌循环肿瘤细胞的纳米复合材料。
实施例8
将实施例1中还原BSA表面偶联的靶分子改为半乳糖胺，具体制备方法与实施例1相同，其他步骤与实施例3相同，即可制得一种基于SERS检测肝癌循环肿瘤细胞的纳米复合材料。
实施例9
将实施例1中还原BSA表面偶联的靶分子改为半乳糖胺，具体制备方法与实施例1相同，其他步骤与实施例4相同，即可制得一种基于SERS检测肝癌循环肿瘤细胞的纳米复合材料
实施例10
将实施例1中还原BSA表面偶联的靶分子改为半乳糖胺，具体制备方法与实施例1相同，其他步骤与实施例5相同，即可制得一种基于SERS检测肝癌循环肿瘤细胞的实施纳米复合材料。
实施例11
将实施例1中信号拉曼分子改为结晶紫CV，具体制备方法与实施例1相同，其他步骤与实施例1相同，即可制得一种基于SERS检测肝癌循环肿瘤细胞的实施纳米复合材料。
实施例12
将实施例1中信号拉曼分子改为结晶紫CV，具体制备方法与实施例1相同，其他步骤与实施例2相同，即可制得一种基于SERS检测肝癌循环肿瘤细胞的实施纳米复合材料。
实施例13
将实施例1中信号拉曼分子改为结晶紫CV，具体制备方法与实施例1相同，其他步骤与实施例3相同，即可制得一种基于SERS检测肝癌循环肿瘤细胞的实施纳米复合材料。
实施例14
将实施例1中信号拉曼分子改为结晶紫CV，具体制备方法与实施例1相同，其他步骤与实施例4相同，即可制得一种基于SERS检测肝癌循环肿瘤细胞的实施纳米复合材料。
实施例15
将实施例1中信号拉曼分子改为结晶紫CV，具体制备方法与实施例1相同，其他步骤与实施例5相同，即可制得一种基于SERS检测肝癌循环肿瘤细胞的实施纳米复合材料。
实施例16
将实施例1中得到的八面体氧化银分别与信号分子4-MPY(浓度分别为10-4M、10- 5M、10-6M、10-7M、10-8M)和信号分子结晶紫CV(浓度分别为10-3M、10-4M、10-5M、10-6M、10-7M)混合，静置8h后，用共聚焦显微拉曼光谱仪对上述两种溶液的SERS检测灵敏度进行测试，结果如图2所示，由图可看出，共聚焦显微拉曼光谱仪对目标分子CV的SERS检测灵敏度较高。
实施例17
具有SERS功能的复合纳米粒子(Ag2O NP-CV-rBSA-FA)肝癌患者中检测循环肿瘤细胞：将含有3-5个肝癌循环肿瘤细胞的血液样品缓慢加入3.0mL淋巴细胞分离液中，400×g离心25min，将处于低密度细胞层中的单核细胞和癌细胞取出后，离心洗涤数次，后分散于2mL细胞培养液中。然后，将200μL Ag2O@CV-rBSA-FA加入共混细胞(HepG2和WBC)中，培养30min后，离心(1000rpm)5.0min除去游离纳米颗粒，加入PBS溶液(磷酸缓冲盐溶液)，离心洗涤数次，最后分散于200μL PBS中，实现血液中肿瘤细胞的捕获与富集，之后用共聚焦拉曼显微镜测试拉曼信号，结果如图3所示，根据图3可以看出，在两名肝癌患者的外周血样中可以测到半导体复合纳米粒子的SERS信号，说明已成功实现对两名肝癌患者循环肿瘤细胞的高效检测。
实施例18
将实施例1中得到的八面体氧化银和4-MPY分子(1×10-5M)混合，其SERS信号如图5所示，与之对比的是纯4-MPY分子(1×10-2M)的拉曼信号，可以明显观察到，在半导体纳米粒子氧化银的作用下，4-MPY分子的某些振动峰被选择性增强。相比较于贵金属纳米粒子的统一性增强，半导体纳米粒子的选择性增强特性，根据被选择性增强的峰位，可以有利于在混合物中检测某一种特指待检分子。这个选择性增强特性，也是半导体纳米材料作为SERS基底相比较于其他材料的特殊优势所在。
以上所述，仅是本申请的几个实施例，并非对本申请做任何形式的限制，虽然本申请以较佳实施例揭示如上，然而并非用以限制本申请，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本申请技术方案的范围内，利用上述揭示的技术内容做出些许的变动或修饰均等同于等效实施案例，均属于技术方案范围内。

Claims (10)

1.一种复合纳米材料，其特征在于，所述复合纳米材料包括：
半导体纳米粒子，所述半导体纳米粒子表面连接有拉曼信号分子；
高分子，所述高分子具有多个与所述半导体纳米粒子进行结合的结合官能团，并且所述高分子通过多个所述结合官能团结合于所述半导体纳米粒子；
靶分子，所述靶分子偶联于所述高分子，所述靶分子为能与癌细胞表面抗原或受体发生特异性相互作用的抗体或配体；
所述半导体纳米粒子选自金属氧化物中的至少一种。
2.根据权利要求1所述的复合纳米材料，其特征在于，所述金属氧化物选自氧化锌、二氧化钛、氧化银、氧化亚铜、氧化铁中的任一种；
优选地，所述半导体纳米粒子的形状选自正十二面体、正八面体、正六面体、四面体、球型、片型、纳米笼型、无规则型中的至少一种；
优选地，所述半导体纳米粒子选自正十二面体氧化银、正八面体氧化银、正六面体氧化银、球型氧化银、棒状二氧化钛、片状二氧化钛、球型二氧化钛、片状氧化锌中的至少一种；
优选地，所述高分子为直线型高分子；所述直线型高分子的结合官能团选自巯基、氨基、羧基、羟基中的至少一种；
优选地，所述直线型高分子选自多肽、寡肽、蛋白质、多糖、聚醚类化合物、聚酯类化合物中的至少一种；
优选地，所述靶分子通过选自下组的基团与所述高分子偶联：氨基、羧基、羟基、或其组合；
优选地，所述拉曼信号分子为在拉曼光谱中具有共轭振动的有机分子；
优选地，所述有机分子选自4-巯基苯甲酸、巯基吡啶、4-巯基苯胺、巯基萘、对氟硫酚、罗丹明、结晶紫、耐尔蓝中的至少一种；
优选地，所述复合纳米材料的粒径为100-1100nm；
优选地，所述复合纳米材料中，半导体纳米粒子、拉曼信号分子、直线型高分子、靶分子的质量比为60-100：5-30：1-50：1-20。
3.权利要求1或2所述的复合纳米材料的制备方法，其特征在于，至少包括以下步骤：
将含有半导体纳米粒子、拉曼信号分子、高分子和靶分子的原料，在催化剂的存在下，反应，得到所述复合纳米材料。
4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，至少包括以下步骤：
(1)将含有半导体纳米粒子的第一溶液和含有拉曼信号分子的第二溶液混合，反应，得到中间产物Ⅰ；
(2)将含有高分子的第三溶液与中间产物Ⅰ混合，反应，得到中间产物Ⅱ；
(3)将含有靶分子的第四溶液与中间产物Ⅱ混合，在催化剂的存在下，反应，得到所述复合纳米材料；
优选地，所述催化剂选自1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐、N-羟基琥珀酰亚胺中的至少一种。
5.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述半导体纳米粒子和高分子的质量比为60-100：1-50。
6.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述第一溶液、第二溶液、第三溶液和第四溶液中含有溶剂；所述溶剂选自水、四氢呋喃、乙醇、己烷中的至少一种。
7.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述第一溶液中半导体纳米粒子的浓度为0.070-0.200mg/mL；和/或
所述第二溶液中拉曼信号分子的浓度为0.001-0.04mg/mL；和/或
所述第三溶液中高分子的浓度为0.001-0.09mg/mL；和/或
所述第四溶液中靶分子的浓度为0.001-0.02mg/mL。
8.一种组合物，其特征在于，所述组合物包括：权利要求1或2所述的复合纳米材料、根据权利要求3至7任一项所述方法制备得到的复合纳米材料中的任一种；和
装载于所述复合纳米材料中的抗肿瘤药物和/或医学造影剂。
9.一种检测癌细胞的方法，其特征在于，所述方法至少包括步骤：将复合纳米材料与样品混合，从而使所述复合纳米材料与待检测的癌细胞形成复合物；
通过检测所述复合物的拉曼信号，确定癌细胞的存在与否和/或数量；
所述复合纳米材料选自权利要求1或2所述的复合纳米材料、根据权利要求3至7任一项所述方法制备得到的复合纳米材料中的任一种。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述方法具有以下特征：当待检测的癌细胞为循环肿瘤细胞时，其检测灵敏度为1-500个/mL；和/或
当待检测的癌细胞为循环肿瘤细胞时，待检液中循环肿瘤细胞的含量最低为1个/mL；和/或
当待检测的癌细胞为循环肿瘤细胞时，待检液中循环肿瘤细胞的含量最低为10个/2.3×106个细胞。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114113029A (zh) * 2020-08-31 2022-03-01 中国科学院宁波材料技术与工程研究所慈溪生物医学工程研究所 一种复合材料及其制备方法与应用
CN114113028A (zh) * 2020-08-28 2022-03-01 中国科学院宁波材料技术与工程研究所慈溪生物医学工程研究所 混合晶态半导体纳米粒子作为表面增强激光拉曼光谱的基底的应用

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1865936A (zh) * 2006-05-10 2006-11-22 吉林大学 采用纳米级半导体材料为基底进行sers检测的方法
CN105798289A (zh) * 2014-12-31 2016-07-27 中国科学院宁波材料技术与工程研究所 一种碳壳层隔绝的贵金属纳米粒子的制备方法及其应用
CN106137970A (zh) * 2015-04-10 2016-11-23 中国科学院宁波材料技术与工程研究所 一种具有表面增强拉曼散射功能的复合纳米材料及其制备方法
CN106257271A (zh) * 2015-06-19 2016-12-28 中国科学院宁波材料技术与工程研究所 一种基于表面增强拉曼散射技术的复合材料及其制备方法
CN109682972A (zh) * 2018-12-19 2019-04-26 浙江卓运生物科技有限公司 一种检测乳腺癌肿瘤循环细胞的sers试剂

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1865936A (zh) * 2006-05-10 2006-11-22 吉林大学 采用纳米级半导体材料为基底进行sers检测的方法
CN105798289A (zh) * 2014-12-31 2016-07-27 中国科学院宁波材料技术与工程研究所 一种碳壳层隔绝的贵金属纳米粒子的制备方法及其应用
CN106137970A (zh) * 2015-04-10 2016-11-23 中国科学院宁波材料技术与工程研究所 一种具有表面增强拉曼散射功能的复合纳米材料及其制备方法
CN106257271A (zh) * 2015-06-19 2016-12-28 中国科学院宁波材料技术与工程研究所 一种基于表面增强拉曼散射技术的复合材料及其制备方法
CN109682972A (zh) * 2018-12-19 2019-04-26 浙江卓运生物科技有限公司 一种检测乳腺癌肿瘤循环细胞的sers试剂

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
曾剑波: "4-巯基吡啶分子吸附在半导体氧化物表面的拉曼光谱研究", 《硕士电子期刊》 *

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114113028A (zh) * 2020-08-28 2022-03-01 中国科学院宁波材料技术与工程研究所慈溪生物医学工程研究所 混合晶态半导体纳米粒子作为表面增强激光拉曼光谱的基底的应用
CN114113029A (zh) * 2020-08-31 2022-03-01 中国科学院宁波材料技术与工程研究所慈溪生物医学工程研究所 一种复合材料及其制备方法与应用
CN114113029B (zh) * 2020-08-31 2024-02-27 中国科学院宁波材料技术与工程研究所慈溪生物医学工程研究所 一种复合材料及其制备方法与应用

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