DNA-量子点生物功能材料的研制及在癌细胞成像中的应用

摘要

DNA作为生命遗传信息的载体,已经可以通过自组装构建出纳米尺度上的多用途的功能性材料。结构DNA纳米技术正是一种使用DNA为蓝本和骨架材料精确构建出纳米材料的技术。通过此技术合成的功能性的DNA纳米结构和生物纳米纳米材料不仅具有良好的纳米效应而且具有很好的生物相容性,已经被广泛应用于现代生物、医学和生命科学等不同领域。本论文正是以DNA纳米结构和纳米材料的设计、制备、组装为研究内容,并研究了其在细胞成像检测方面的应用。主要内容具体如下:
　　 1、主要开展了一种新型DNA-量子点的细胞外超分子鞘膜结构的制备与研究。这种DNA-量子点的细胞外超分子鞘膜是通过DNA-碲化镉量子点探针和修饰了B淋巴瘤细胞适体的DNA纳米线结构的层层自组装合成的。其中碲化镉量子点采用成熟的水相合成法合成出来修饰在DNA上制成DNA-碲化镉量子点探针。同时利用几条简单的具有回文结构的DNA及细胞适体DNA自组装成纳米线结构使得DNA形成了具有重复单元的线性三维立体网状结构,在生理学温度下两者混合后形成的大量DNA-碲化镉量子点细胞外超分子鞘膜,通过荧光显微镜的观察可以证明其发出的强烈荧光并且此种功能材料可以长时间保存不变质。
　　 2、主要研究了新型笼型细胞探针用于快速的定性分析和精确地定量分析B淋巴瘤细胞。基于适体对相应的靶细胞的高度亲和性和选择性,DNA-量子点鞘膜在细胞成像方面与通常的细胞标记法相比显示出更高的荧光强度。为了更准确地对B淋巴瘤细胞进行定量分析使用了三明治的夹心结构检测法,即用固定有细胞适体的聚苯乙烯孔板来捕获B淋巴瘤细胞然后,再将网状DNA-量子点的超分子鞘膜组装到B淋巴瘤细胞表面。利用灵敏的微分脉冲阳极溶出伏安法来测出DNA-碲化镉量子点探针溶于酸性溶液时其中镉离子的浓度,间接测得B淋巴瘤细胞的个数,检测限为10个细胞。
　　 3、针对细胞表面的特点构建一种弹性DNA功能网络材料,具体的说就是使用DNA功能材料网络将癌细胞包裹起来。由于碲化镉量子点的引入使得合成的弹性DNA功能材料网络能发出可见的荧光。在癌细胞表面包裹上这种DNA功能材料网络,可以在荧光显微镜下观测到,通过观测初步验证了策略的可行性,并且通过这种弹性网络材料的包裹,实现了利用荧光成像来简单地验证癌细胞生命活动的过程。