[发明专利]一种用于全血中循环肿瘤细胞的特异性捕获的石墨烯芯片及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种用于全血中循环肿瘤细胞的特异性捕获的石墨烯芯片及其制备方法和应用。所述石墨烯芯片的制备是利用无机化合物粉末重结晶得到具有立体几何形状的单晶结构做为模板，通过引入碳源，使其高温热解得到具有立体结构的石墨烯颗粒溶液，将该溶液通过抽滤或旋涂得到表面具有立体几何微纳结构的石墨烯基片，最后在石墨烯基片上修饰对特异识别性抗体得到针对循环肿瘤细胞特异性捕获的石墨烯芯片。该抗体修饰的立体几何状的微纳结构的石墨烯芯片可显著增强对循环肿瘤细胞的捕获效率。本发明制备工艺简单易行且成本低，可规模化制备，可实现对循环肿瘤细胞进行高效富集检测。

技术领域

本发明属于生物检测技术领域，具体地，本发明涉及一种用于全血中循环肿瘤细胞的特异性捕获的石墨烯芯片及其制备方法和应用。

背景技术

循环肿瘤细胞(Circulating Tumor Cells,CTCs)是指从肿瘤原发病灶部位脱落，进入到血液循环的肿瘤细胞。由于在癌症发生的早期，就有循环肿瘤细胞的出现，因此将循环肿瘤细胞做为生物标记物，通过检测，监视以及分析血液中循环肿瘤细胞的数量，对癌症进行早期检测意义重大。目前捕获循环肿瘤细胞的方法主要有以下几种，分别是基于特异性抗体修饰的磁珠的免疫磁性分离技术；基于增加细胞与基底接触频率的微流体技术；基于细胞尺寸差别的微过滤技术；基于密度的密度梯度离心技术；以及将几种技术结合联合起来使用。然而这些方法仍然存在着捕获效率低，分离纯度低以及捕获时间长等缺点。

2009年，中科院理化所王树涛研究员团队(Angew.Chem.Int.Ed.,2009,48,8970-8973)利用三维的硅纳米线阵列，从全血样品中实现了对循环肿瘤细胞的有效分离。该方法是利用三维的纳米结构与靶向细胞的表面的纳米结构(纤毛/伪足)之间的相互作用，即结构识别作用，以及阵列表面修饰的抗体(anti-EpCAM)与肿瘤细胞表面高表达的抗原(EpCAM)之间特异性的分子识别作用，增强了三维的硅纳米线对于循环肿瘤细胞的亲和力，显著提高了对于循环肿瘤细胞的捕获效率。此后，利用材料表面微纳结构来分离循环肿瘤细胞受到了广泛的关注，大量的材料如PEDOT导电聚合物(Adv.Mater.2011,23,4788-4792)、PDMS(Cancer 2012,118,1145-1154)、TiO₂纳米纤维(Adv.Mater.2012,24,2756-2760)，石英纳米线阵列(Nano Lett.2012,12,2697-2704)以及Fe₃O₄纳米粒子修饰的基片(Small 2012,8,1657-1663)等都是利用三维纳米结构的构建从而增强循环肿瘤细胞的捕获效率。但上述方法仍存在着一定的不足，比如材料制备成本高，制备方法较为复杂，制备工艺较为复杂。同时，缺少一个确实存在的理论模型来指导我们进行进一步的研究。因此，开发新型的循环肿瘤细胞检测技术，实现低成本、高效率的检测已成为当前癌症检测所需亟待解决的重要问题。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种用于全血中循环肿瘤细胞的特异性捕获的石墨烯芯片制备新方法，该方法制备工艺简单，成本低廉，适于工业化批量生产。该芯片有望解决当前在癌症早期检测、术后监测等方面存在的检测效率低和检测费用高等难题。

为达到上述目的，本发明采用了如下的技术方案：

一种石墨烯芯片，所述石墨烯芯片包括具有立体几何微纳结构的石墨烯基片以及固定在所述石墨烯基片表面的特异性识别循环肿瘤细胞的分子。

本发明提供了一种石墨烯芯片的制备方法，所述方法包括以下步骤：

1)利用无机化合物粉末重结晶得到具有立体几何形状的单晶，所述立体几何形状是由经过结晶过程而形成的无机化合物晶体所具有规则的几何外形结构；

2)在步骤1)得到的单晶表面上构筑具有立体几何结构的石墨烯层；将石墨烯层覆盖的单晶溶解得到含石墨烯的溶液，去除单晶并干燥得到石墨烯粉末，石墨烯粉末溶解并将溶解后得到的溶液添加到基片上抽滤或者旋涂得到具有立体几何微纳结构的石墨烯基片；