【参赛作品】多彩CNPs的诞生,高效的肿瘤细胞成像和检测不再是梦

最近,来自美国加利福尼亚大学与中国中科院北京分子科学国家实验室的Guillermo C. Bazan和Shu Wang研究团队在《Advanced Materials》杂志上报道了一种新的合成与修饰多彩的CNPs材料的手段。这项研究有望使多彩CNPs应用到靶细胞成像,细胞的检测和其他生物应用成为可能(Adv. Mater. 2014, DOI: 10.1002/adma.201305206)。

共轭纳米聚合物 (CPNs),是由共轭聚合物与纳米粒子之间的相互作用合成的一种有前途的荧光材料,被广泛应用在化学,生物,催化,传感器,电池医药等领域。与传统的有机染料和无机半导体量子点相比,CPNs表现出一些与从不同的一些特点,如高亮度,优良的耐光性,较低的细胞毒性,多功能的表面修饰能力等。尽管水溶性共轭聚合物(CPs)被广泛应用于生物领域,但采用试剂(如抗体、DNA、生物素、叶酸和药物等)修饰CPs表面的研究因其结合过程和分离提纯部分难度较大而存在着一些障碍。相比之下,CPNs 则非常容易与生物分子结合,有报道显示将其应用于荧光成像、药物/基因传递、抗癌等领域。

荧光共振能量转移 (FRET) 级联技术可以调整发射信号在单一的激发波长。一种实现多彩成像的方法是制备三种不同的颜色CPNs(蓝,绿,红),由此产生的发射特性将会受到不同颜色、用量、比例CPN的影响。由此可见,对于靶向成像技术和肿瘤细胞检测,CPN系统的特异性仍令人不满意。

为解决以上问题,Guillermo C. Bazan和Shu Wang研究团队设计和合成了四种颜色(蓝,绿,黄,红)的共轭聚合体,并采用共沉淀法,合成出一种同时具备四种颜色的羧基功能化CPNs,在单激发波长下产生多种颜色。采用前驱体修饰CNPs 得到CNPs-抗体共轭聚合物。与之前的抗体修饰的CNPs 相比,通过第二抗体可实现靶向肿瘤细胞的放大成像信号。通过共沉淀四种共轭聚合体(P1-P4)和PSMA得到整个可见发射范围内的多彩CNPs,其在单一激发波长下就能发出多彩光。与单抗体识别肿瘤细胞模式相比,更好的靶向成像和检测特异性,可以通过使每个肿瘤细胞与两个采用不同抗体结合的CNPs 来实现。此外,CNPs表现出良好的耐光性,较低的细胞毒性和光毒性,并且平均粒径约30 nm。最后,多彩CNPs可以匹配荧光显微镜和流式细胞仪不同的激光源,实现简单的细胞成像和检测。

该研究提供了一种靶细胞成像和特异细胞识别的方法,采用一种新的识别系统,即多彩CNPs 与抗体生物结合。研究表明采用羧基官能化的CPNs酰胺偶联抗体修饰策略是可行并且有效的,并且有望与蛋白质,DNA, 候选药物或其他分子相结合。这个新方法使多彩CNPs应用到靶细胞成像,细胞的检测和其他生物应用将成为可能。

 

选材出处:Preparation and Biofunctionalization of Multicolor Conjugated Polymer Nanoparticles for Imaging and Detection of Tumor Cells