【写作竞赛】友好的热响应纳米生物界面用于癌细胞的可逆捕获与释放

循环肿瘤细胞(CTC)是从原始肿瘤上脱落进入血液循环的癌细胞。循环肿瘤细胞的检测可有效地应用于体外早期诊断,化疗药物的快速评估,肿瘤复发的监测以及肿瘤新药物的开发等。但是血液中极低的循环肿瘤细胞浓度使得CTC的检测与分离成为一个巨大的挑战。为了能够高效分离痕量的CTCs,已经发展了几种技术并在一定程度上提高了对CTCs的富集效率。然而,要深入了解癌症转移的机理以更好的进行癌症诊疗,不仅要求我们能够高效的捕获CTCs,而且需要能够将捕获的CTCs无损地释放,以进行进一步的细胞分析。

最近,中国科学院化学研究所有机固体重点实验室的王树涛研究员课题组通过在三维的硅纳米线阵列上接枝热响应性高分子——聚异丙基丙烯酰胺(PNIPAAm),制备了一种新型热响应纳米生物界面材料,该材料能够根据我们的需要实现对靶向癌细胞的高效捕捉与释放。在人体生理温度条件下(37oC),PNIPAAm修饰的硅纳米线阵列处于疏水的状态,癌细胞特异性识别分子通过弱疏水相互作用吸附到界面上,进而可以特异性地捕获靶向癌细胞。而当降低外界温度到室温时(20oC),PNIPAAm修饰的硅纳米线阵列变成一种亲水的排斥细胞的状态,从而将捕获的癌细胞释放。由于癌细胞的捕获与释放仅仅通过温和的改变外界温度就可以实现,不会破坏细胞膜,使得捕获和释放的靶向癌细胞都具有很高的活性(>95%)。此外,硅纳米线阵列与细胞伪足之间的拓扑相互作用提供了一种三维的接触模式,极大提高了靶向癌细胞的捕获效率。同时,这种三维接触模式不利于捕获的细胞进一步的铺展,降低了细胞与界面的接触面积,使得捕获后再释放细胞变得更容易。

这种新型智能体系为痕量肿瘤细胞的无损捕获与释放提供了一种新的手段,将进一步推动癌症研究的发展,为人类健康带来福音。