荧光磁性双编码纳米生物探针用于多种细胞的同步识别、逐级分选和鉴定

本申请项目旨在原有荧光-磁性-细胞靶向多功能纳米生物器件的基础上，通过包埋、液相自组装等方法，制备具有不同荧光颜色、不同磁响应速度的荧光磁性双编码纳米球，并通过偶联生物靶向分子，得到兼具荧光、磁性双编码信息和生物靶向性的多功能纳米生物探针；解决探针构建过程中荧光码、磁性码的可控性，靶向分子的生物活性等问题，最终得到荧光磁性编码信息准确、生物活性高、生物相容性好、非特异性吸附低的多功能纳米生物探针。在系统解决上述问题的基础上，建立能对大量多种不同细胞混合体系中特定某些少量细胞（如血液中的癌细胞，干细胞诱导分化后的特定细胞）的同时识别与逐步分选。本项目将为生物医学研究提供多种特定细胞同时靶向可视化富集、甄别，以及逐级分选的新方法，为疾病早期诊断，再生医学分析提供锐利的工具。

本项目主要是针对原有荧光磁性纳米材料不能实现多重编码特性的缺点，旨在通过包埋或自组装的方法制备荧光光谱可调、磁响应速率不一的荧光磁性双编码纳米材料，将其用于复杂样品中多种组分的识别、分选和鉴定。首先，采用两种方法制备荧光磁性双编码纳米材料：第一，通过疏水相互作用将量子点和磁性纳米颗粒包埋进溶胀后的苯乙烯/丙烯酰胺聚合物微球内部，通过调节包埋量子点以及磁性纳米颗粒的种类和数量制备具有不同荧光性能和磁响应速度的荧光磁性双编码纳米微球；第二，通过层层自组装的方法将量子点和磁性纳米颗粒组装在荧光磁性纳米微球的表面，通过调节量子点和磁性纳米颗粒的组装层数以及所用量子点的种类制备具有可靠荧光编码和不同磁响应能的荧光磁性双编码纳米微球。随后，我们将上述方法制备的荧光磁性双编码纳米材料通过偶联特定的生物分子制备纳米生物探针用于复杂体系中目标样品的识别、分离和鉴定：第一，将具有不同荧光性能和磁响应性能的荧光磁性双编码纳米生物探针用于混合蛋白样品中三种目标蛋白的同步识别、逐级分选和鉴定，并将分选后的蛋白用于癌细胞识别和捕获；第二，在荧光磁性纳米材料表面固定特定的生物分子用于混合细胞体系中特定癌细胞的特异性识别和捕获；第三，将荧光磁性纳米微球表面修饰可逆组装和分解的海藻酸钠壳层并固定生物分子后，制备可逆组装和分解的智能化荧光磁性纳米生物探针用于肿瘤细胞的捕获、释放和再培养。该探针可以实现血样中掺杂的少量癌细胞的特异性识别和捕获，为血液中循环肿瘤细胞的捕获、释放和再培养的研究工作奠定基础。项目执行期间，我们分别在Biomaterials、Analytical Chemistry、Nanotechnology、ACS Chemical Biology上发表研究论文6篇，授予发明专利2项，申请1项。其中，利用自组装法制备荧光磁性双编码纳米微球的工作在Nanotechnology上发表后得到审稿人和编辑的高度评价，在该期刊新闻Lab Talk（http://nanotechweb.org/cws/article/lab/48447）上进行重点介绍。综上所述，我们按照预定的目标开展研究工作，成功制备了荧光磁性双编码生物靶向纳米探针，用于复杂样品中蛋白、病毒以及癌细胞的定性和定量检测，圆满完成了预定研究计划，并为后续研究工作的开展奠定了基础。