毛细流道束仿生粘性识别表面及其循坏肿瘤细胞在线捕获性能研究

批准号:
51773026
项目类别:
面上项目
资助金额:
58.0 万元
负责人:
韩璐璐
依托单位:
学科分类:
E0308.生物医用有机高分子材料
结题年份:
2021
批准年份:
2017
项目状态:
已结题
项目参与者:
姜文宁、杨立为、李景煜、臧柏林、宋冰、孙贺
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中文摘要
循环肿瘤细胞(CTCs)在血液中含量极少,但与癌转移密切相关,因此获得一定数量的CTCs成为癌症早期诊断及预后疗效判断最有希望的方法之一。由于CTCs体外捕获技术存在取血量有限导致假阴性率高等缺陷,在线捕获技术成为更有前景的研究领域。针对现有静脉血原位植入在线捕获CTCs技术存在的血液流动快及捕获表面积小导致捕获效率低等不足,本项目提出基于毛细流道束仿生粘性表面的CTCs非植入型在线捕获器的全新思路。即建立体外血液循环回路,将静脉血引入捕获器中实现CTCs在线高通量捕获。其创新性在于模拟癌转移CTCs在血管表面的黏附过程,制备含有E选择素的仿生粘性表面,延长CTCs在材料表面的停留时间,为提高抗体高效捕获CTCs提供保证;通过对毛细流道结构参数的优化,提高捕获器与血液中CTCs的接触表面积和接触时间,进而为提高捕获数量奠定基础。为发展用于癌症早期诊断的CTCs捕获器件提供理论和技术基础。
英文摘要
Circulating tumor cells (CTCs) are extremely rare cancer cells in the bloodstream, which own significant information of related cancer progression and metastasis. Hence, methodological approaches to isolate and detect rare CTCs in the peripheral blood of cancer patients can be used as one of promising technology for early cancer diagnosis and prognosis. However, false-negative results usually occur during in vitro isolation of CTCs due to the limit of the blood volume. On the contrary, in vivo capture of CTCs from a large number of peripheral blood offers the potential applications in both research and clinical fields. Because of the low isolation purity of in vivo CTCs capture techniques caused by both small surface area of implanted materials and high blood flow rate, in this project we propose a novel non-invasive CTCs capture device (CTC-Capturer) using bionic adhesive surfaces of capillary bundles. In vitro a blood circulation circuit is created and the venous blood is guided into the CTC-Capturer to capture CTCs. The advantages of this approach are as follows: i) Inspired by the cancer metastasis of CTCs adhesion on the surfaces of blood vessels, the bionic adhesive surfaces of the capillary bundles are constructed with E selectin to elongate the residence time of CTCs on the surfaces and to further enhance the CTCs capture efficiency. ii) The contacting area/time between the CTC-Capturer and CTCs can be improved through optimizing key parameters of capillary structure, which can provide necessary conditions for the effective CTCs capture. This project aims to provide a novel theory and technology for the development of an efficient CTCs capture devices in early cancer diagnosis.
循环肿瘤细胞(CTCs)在血液中含量极少,但与癌转移密切相关,因此获得一定数量的CTCs成为癌症早期诊断及预后疗效判断最有希望的方法之一。围绕早期癌症患者血液中CTCs数量极其稀少且具有异质性导致CTCs诊断灵敏度低、准确性差的难题,本项目提出了“材料与肿瘤细胞多尺度特征互补”的仿生粘性识别表面设计思路,从生物材料表面的拓扑形貌、化学性质入手开展了系统深入的研究。聚焦恶性肿瘤细胞侵袭性伪足的结构特征,提出了“细胞伪足拓扑结构精确互补”的仿生粘性识别表面,创制了肿瘤细胞捕获率及捕获广谱性均为报道最优的纳米笼材料界面,实现了对不同肿瘤细胞92%以上的捕获率。纳米笼材料能介导肿瘤细胞伪足的伸展、锚定,提高与细胞的有效接触面积及强相互作用,突破了传统界面依靠标记分子识别肿瘤细胞的局限。此外,聚焦肿瘤细胞膜表面糖蛋白与血细胞的表达差异,建立含有单宁酸、透明质酸或肿瘤细胞特异性识别纳米抗体的仿生粘性识别表面,通过调控界面化学组成即可实现对肿瘤细胞80%以上的捕获率,克服了商业化抗体对CTCs捕获效率低的不足。进一步,搭建了模块化CTCs捕获器件,通过优化高度、长度和模块数量等参数,得到癌细胞流动速度可控且血液处理通量高的CTCs捕获器。将仿生粘性识别表面嵌入CTCs捕获器件中,实现了早期和晚期肿瘤患者血液中CTCs的高灵敏、广谱性捕获。对8种恶性肿瘤患者2mL外周血中CTCs,实现了接近100%的检出率,对临床早期乳腺癌患4mL血液中CTCs,实现了90%的高检出率。本项目为发展癌症早期诊断可用的CTCs识别捕获表面提供理论和技术基础,对实现癌症患者的个体化诊疗具有重要意义。
期刊论文列表
专著列表
科研奖励列表
会议论文列表
专利列表
Modular Chamber Assembled with Cell-Replicated Surface for Capture of Cancer Cells
组装有细胞复制表面的模块化室用于捕获癌细胞
DOI:10.1021/acsbiomaterials.8b01605
发表时间:2019
期刊:ACS Biomaterials-Science & Engineering
影响因子:--
作者:Sun He;Hang Lulu;Yang Liwei;Yang Yan;Jiang Wenning;Xu Ting;Jia Lingyun
通讯作者:Jia Lingyun
Freezing-assisted synthesis of covalent C-C inked bivalent and bispecific nanobodies
共价 C-C 墨水二价和双特异性纳米抗体的冷冻辅助合成
DOI:10.1039/c8ob02323a
发表时间:2019
期刊:Organic and Biomolecular Chemistry
影响因子:3.2
作者:Zang Berlin;Ren Jun;Li Da;Huang Chundong;Ma Ha;Peng Qiang;Ji Fangling;Han Lulu;Jia Lingyun
通讯作者:Jia Lingyun
Multi-sites polycyclodextrin adsorbents for removal of protein-bound uremic toxins combining with hemodialysis
多位点聚环糊精吸附剂结合血液透析去除蛋白质结合的尿毒症毒素
DOI:10.1016/j.carbpol.2020.116665
发表时间:2020-11-01
期刊:CARBOHYDRATE POLYMERS
影响因子:11.2
作者:Li, Jingyu;Han, Lulu;Jia, Lingyun
通讯作者:Jia, Lingyun
Coordination-driven reversible surfaces with site-specifically immobilized nanobody for dynamic cancer cell capture and release
具有位点特异性固定纳米体的协调驱动的可逆表面,用于动态癌细胞捕获和释放
DOI:10.1039/d0tb00574f
发表时间:2020
期刊:Journal of Materials Chemistry B
影响因子:7
作者:Han Lulu;Peng Ruilian;Jiang Wenning;Xu Ting;Zhang Chong;Chen Kaidi;Zhang Yixin;Song Haiyuan;Jia Lingyun
通讯作者:Jia Lingyun
Metal Ion-Chelated Tannic Acid Coating for Hemostatic Dressing
用于止血敷料的金属离子螯合单宁酸涂层
DOI:10.3390/ma12111803
发表时间:2019-06-01
期刊:MATERIALS
影响因子:3.4
作者:Song, Bing;Yang, Liwei;Jia, Lingyun
通讯作者:Jia, Lingyun
用于肿瘤类器官形成的多功能生物杂化材料构建及程序化调控
- 批准号:52173116
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:58万元
- 批准年份:2021
- 负责人:韩璐璐
- 依托单位:
补体相容的磷脂/聚电解质复合生物活性仿生膜
- 批准号:51303019
- 项目类别:青年科学基金项目
- 资助金额:25.0万元
- 批准年份:2013
- 负责人:韩璐璐
- 依托单位:
国内基金
海外基金
