【摘要】：惡性腫瘤是種嚴(yán)重的疾病,每年大約有820萬人死于癌癥。目前檢測腫瘤的領(lǐng)域里的黃金標(biāo)準(zhǔn)是“活體組織檢查”,而對循環(huán)腫瘤細(xì)胞(CTC)的檢測,則可以作為“液體活檢”部分替代傳統(tǒng)方法,實(shí)現(xiàn)對癌癥的無創(chuàng)、快速檢測。然而CTC在血液里含量稀少,大約10億個(gè)血細(xì)胞中只有1~100個(gè),因此CTC的捕獲和富集非常有挑戰(zhàn)性。目前CTC的富集和檢測領(lǐng)域已經(jīng)涌現(xiàn)出很多方法,已有研究證明納米結(jié)構(gòu)有助于提高對CTC的檢測效果,并且相比于無機(jī)納米材料,柔性有機(jī)的納米結(jié)構(gòu)對CTC的捕獲具有較好的效果。因此,基于前人經(jīng)驗(yàn),為進(jìn)一步提高捕獲效率,本課題制備了具有可捕獲CTC潛力的三維聚合物軟鏈平臺。為了實(shí)現(xiàn)高效率捕獲CTC的三維軟鏈平臺的制備,本課題首先利用電化學(xué)手段將表面引發(fā)原子轉(zhuǎn)移自由基聚合(ATRP)的引發(fā)劑和具有抗非特異性黏附能力的分子聚合沉積到導(dǎo)電介質(zhì)表面,然后通過表面引發(fā)ATRP的方法制備出具有生物功能化及抗非特異性黏附能力的三維分子軟鏈。通過這種方法得到的捕獲平臺,其本身具有良好的抗非特異性黏附能力,又可以通過控制分子鏈密度,分子鏈長和生物素功能化單體所占組分來調(diào)控最終的捕獲能力,理論上具有可控的高效特異性捕獲ctc的潛力。捕獲平臺的具體實(shí)現(xiàn)方法如下。本課題通過溴代異丁酰溴與羥基化3,4-乙烯二氧噻吩(edot-oh)發(fā)生消去反應(yīng),合成具有表面引發(fā)atrp能力的含溴乙烯二氧噻吩(edot)衍生物(edot-br),并通過核磁共振波譜分析,確定了此表面atrp引發(fā)劑的化學(xué)結(jié)構(gòu)。本課題通過兩步法合成出了具有抗非特異性粘附能力的單體(含磷酸膽堿的edot衍生物)。第一步利用edot-oh與2-氯-2-氧-1,3,2-二氧磷雜環(huán)戊烷(cop)之間的消去反應(yīng)生成edot-cop;第二步利用edot-cop與三甲胺的開環(huán)加成反應(yīng),最終獲得edot-pc。通過核磁共振波譜對edot-pc進(jìn)行分析,確定了此分子的化學(xué)結(jié)構(gòu),并證明了其具有極好的抗非特異性粘附能力。本課題通過在乙腈中加入高氯酸鋰作為摻雜離子,加入琥珀酸二辛酯磺酸鈉(dss)促進(jìn)edot-pc的溶解性,最終將edot-br和edot-pc穩(wěn)定的共聚合沉積到導(dǎo)電基片上。并通過x射線光電子能譜分析(xps)對共沉積膜的表征,證明本課題已經(jīng)成功將edot-br和edot-pc共聚到導(dǎo)電基片上,并且可以通過調(diào)整溶液中edot-br的含量來控制導(dǎo)電基片上引發(fā)劑的密度。通過原子力顯微鏡的表征,通過循環(huán)伏安法電化學(xué)聚合可以獲得表面粗糙度很低的聚合物膜。通過接觸角表征,證明了通過調(diào)整聚合物中的edot-pc的含量可以對聚合物膜的親水性進(jìn)行良好控制。本課題合成了兩種生物素功能化的單體M-Biotin和Hema-Biotin,并在此基礎(chǔ)上探索由導(dǎo)電高分子表面引發(fā)M-Biotin/Hema-Biotin與MPC的ATRP共聚合。為了獲得穩(wěn)定的表面引發(fā)ATRP共聚合方法,本課題嘗試了三種不同的催化劑體系:一種為CuBr/聯(lián)吡啶(bpy);一種是CuBr2/bpy/抗壞血酸(VC);一種是CuBr2/三(2-吡啶甲基)胺(TPMA)/VC。最終通過QCM表征分子鏈與鏈霉親和素及模型蛋白的耦合效果,確定了CuBr2/TPMA/VC在本體系的表面引發(fā)ATRP聚合中具有最優(yōu)效果。另外,此體系下生成的分子鏈同樣具有極好的抗非特異性粘附能力,這種能力是進(jìn)一步優(yōu)化分子鏈捕獲能力的前提。為了最大化分子鏈上的抗體表達(dá),本課題進(jìn)一步優(yōu)化了引發(fā)劑密度,生物素功能化共聚單體的組成和聚合時(shí)間(鏈長度)。通過QCM表征分子鏈與鏈霉親和素的耦合能力,最終探索出了在引發(fā)劑密度為10%,生物素功能化共聚單體含量為5%,ATRP聚合時(shí)間6h的條件下,可以實(shí)現(xiàn)分子鏈對鏈霉親和素和模型蛋白的最大化耦合,同時(shí)保持較低的鏈密度。通過接觸角表征,發(fā)現(xiàn)隨著聚合時(shí)間的增長,ATRP聚合生成的分子刷的親水性會略有增強(qiáng),超過6h以后會穩(wěn)定在10°左右,證明了本體系具有良好的親水性。
[Abstract]:Malignant tumor is a serious disease. About 8 million 200 thousand people die of cancer every year. The gold standard in the field of cancer detection is "biopsy", and the detection of circulating tumor cells (CTC) can be used as a "liquid biopsy" part to replace the traditional method to achieve non-invasive and rapid detection of cancer. However, CTC is in the blood. There are few 1~100 in about 1 billion blood cells, so the capture and enrichment of CTC is very challenging. Many methods have emerged in the field of CTC enrichment and detection. Research has shown that nanostructures help to improve the detection of CTC. And compared to inorganic nanomaterials, the flexible organic nanostructures are to CTC Therefore, based on the previous experience, in order to further improve the capture efficiency, we have prepared a three dimensional polymer soft chain platform with the potential to capture CTC. In order to realize the preparation of the three-dimensional soft chain platform with high efficiency to capture CTC, this topic first uses electrochemistry to induce the surface of the free radical polymerization of atomic transfer. The ATRP initiator and molecular polymerization with anti non specific adhesion ability are deposited on the surface of the conductive medium, and then the three-dimensional molecular soft chain with the ability of biofunctionalization and anti non specific adhesion is prepared by the method of surface initiation ATRP. The capture platform obtained by this method has good anti non specificity. Adhesion ability can control the ultimate capture ability by controlling the molecular chain density, molecular chain length and the component of biotin functionalized monomers. In theory, it has the potential of controllable high efficiency and specificity to capture CTC. The specific realization method of the capture platform is as follows. This subject uses bromo isobutylyl bromide and hydroxylated 3,4- ethylene two oxygen thiophene (e Dot-oh) occurrence of elimination reaction, synthesis of two oxygen thiophene (EDOT) derivative (edot-br) containing the ability of surface induced ATRP, and the chemical structure of the ATRP initiator on this surface was determined by NMR spectroscopy. In this study, a monomer with the ability to resist nonspecific adhesion (EDOT derivatives containing phosphoric acid choline) was synthesized by the two step method. Biological). The first step is to produce edot-cop by the elimination reaction between edot-oh and 2- chloro -2- oxygen -1,3,2- two oxycyclopentane (COP); the second step using the open ring addition reaction of edot-cop and trimethylamine, and finally obtaining edot-pc. through nuclear magnetic resonance spectroscopy to analyze edot-pc, determine the chemical structure of the molecule, and prove it is excellent. By adding lithium perchlorate as doping ion in acetonitrile, adding sodium succinate two octyl sulfonate (DSS) to promote the solubility of edot-pc, the stable copolymerization of edot-br and edot-pc was finally deposited on the conductive substrate, and the characterization of the co deposition film was characterized by X ray photoelectron spectroscopy (XPS). The subject has successfully copolymerized the edot-br and edot-pc onto the conductive substrate and can control the density of the initiator on the conductive substrate by adjusting the content of edot-br in the solution. Through the atomic force microscope, the polymer film with low surface roughness can be obtained by cyclic voltammetry. Through the contact angle table, the surface of the polymer film can be obtained by the electrochemical polymerization of the cyclic voltammetry. It is proved that the hydrophilicity of the polymer membrane can be well controlled by adjusting the content of edot-pc in the polymer. Two kinds of biotin functionalized monomers M-Biotin and Hema-Biotin are synthesized, and on this basis, the ATRP copolymerization of M-Biotin/ Hema-Biotin and MPC is explored by the surface of the conductive polymer. On the surface of ATRP copolymerization, three different catalyst systems are tried: one is CuBr/ bipyridine (bpy), one is CuBr2/bpy/ ascorbic acid (VC), and the other is CuBr2/ three (2- pyridyl) amine (TPMA) /VC. (TPMA) /VC. finally through QCM to characterize the coupling effect of molecular chain with streptomycin and model protein, and determines the CuBr2/TPMA/VC On the surface of this system, it has the best effect in ATRP polymerization. In addition, the molecular chain generated under this system also has excellent anti non specific adhesion ability. This ability is the prerequisite to further optimize the ability of molecular chain capture. In order to maximize the expression of antibody on the molecular chain, the subject further optimizes the density of the initiator. The composition and polymerization time (chain length) of a functionalized copolymerized monomer. The coupling ability of molecular chains to streptavidin was characterized by QCM, and the maximum of the molecular chain to the chain of streptomycin and model protein could be found under the condition that the density of the initiator was 10%, the content of the biotin functionalized monomers was 5%, and the polymerization time of ATRP was 6h. With the increase of the polymerization time, it is found that the hydrophilicity of the ATRP polymerized molecular brush increases slightly with the increase of the polymerization time. It will stabilize at about 10 degrees after the 6h, which proves that the system has a good hydrophilic property.
【學(xué)位授予單位】：東華大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：R730.4;O631

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本文編號：2162398