[发明专利]一种用于质谱流式细胞技术的基于框架结构的纳米颗粒及其制备方法

说明书

本发明公开了一种用于质谱流式细胞技术的基于框架结构的纳米颗粒及其制备方法，所述纳米颗粒包含金属离子、抗体和通过连接子将有机配体相互连接形成的配位网络框架，其中，金属离子结合于有机配体上。连接子是官能度为n的有机连接子或者配位数为n的金属簇，n大于等于2。抗体通过接枝剂与有机配体或者连接子连接。本发明能够负载多种金属同位素，并且负载量高，能够在流式质谱检测中提供高灵敏度、可用金属同位素通道数多的金属检测信号，实现更多细胞参数同时测量的单细胞蛋白分析检测，为基因层面的疾病精确诊断、生物医学的研发检测提供重要的分析工具。

技术领域

本发明涉及细胞生物学技术领域，具体涉及一种基于流式结合ICP-MS的单细胞蛋白检测技术的标记抗体的结合金属的框架结构的纳米颗粒材料。

背景技术

质谱流式技术(Mass Cytometry)集成了质谱和流式细胞仪的原理，通过金属标记的抗体对细胞表面抗原蛋白进行特异性识别，实现对每一个细胞表达的抗原蛋白种类和数量进行多参数、高通量的定性分析，进而为基因层面的疾病精确诊断、生物医学的研发检测提供重要的分析工具。它继承了传统流式细胞仪的高速分析的特点，又具有质谱检测的高分辨能力以及多样化数据处理等技术优势，由于质谱细胞仪较传统荧光流式细胞仪测量的参数更多且通道之间没有干扰，并且不需要进行荧光补偿计算，因此大幅拓展了单样本的数据产出量和检测范围，使数据更全面，结果更可靠，已成为单细胞蛋白表达分析的一个新方向，在临床医学与生物研究领域里得到了越来越广泛的应用。

然而目前的流式质谱技术还存在可用的金属同位素通道数少、灵敏度不够高的问题，主要原因一方面在于现有商用的金属抗体标签能够负载的金属种类数仅有不到40种镧系金属同位素，而一种金属同位素对应一种标记抗体和抗原的组合，因此对于特征蛋白种类数更多的细胞无法满足更高水平的多参数检测；另一方面，由于现有单个的金属抗体标签的金属原子个数仅有100左右，一个抗体结合2-4个金属标签，而流式质谱仪的检测需要达到上万个金属原子数才会有较好的灵敏度，意味着现有的金属标记只对蛋白含量高表达(一个细胞表面的某种蛋白抗原数量达到上百个)的细胞有很好的检测效果，对于低表达的抗原蛋白的标记检测还存在限制。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于质谱流式细胞技术的新型金属抗体标记纳米颗粒及其制备方法，是表面接枝抗体、结合金属元素的框架结构的纳米颗粒，目前能够结合非镧系的金属元素、同时单个纳米颗粒的金属离子负载量可达到10³-10⁴个，解决现有商用金属抗体标签可用金属通道数少、单个金属标签灵敏度不够高的问题，将检测通道数扩展至原子量75-210的135种通道。

本发明采用的技术方案具体如下：

一种用于质谱流式细胞技术的能够连接抗体的基于框架结构的纳米颗粒，所述纳米颗粒包含金属离子、抗体和通过连接子将有机配体相互连接形成的配位网络框架，其中，金属离子结合于有机配体上。所述连接子是官能度为n的有机连接子或者配位数为n的金属簇，n大于等于2。所述抗体通过接枝剂与有机配体或者连接子连接。

本发明的纳米颗粒的配位网络框架是有机配体与连接子通过共价键或者配位键自组装形成的多孔网络，每一个结构单元都有可以结合金属的功能基团，并且其结构单元的数量可以保证金属原子的高负载量，其结构单元的可变性可适用于各种不同类型的金属元素在框架中的负载；此外，框架表面通过化学修饰接枝官能团，能够与抗体上的相应基团成键实现接枝。

进一步地，所述有机配体由如下中的一种或几种结构混合组成：

上述有机配体依次为邻苯二巯基、联吡啶、2，2’-二酚羟基-联苯、双水杨醛缩二胺、卟啉、脱六氢三苯环烯等结构，其中，A取代基参与连接形成配位网络，R1～R8为其它取代基。

进一步地，所述连接子为金属簇时，有机配体的A取代基末端为羧基、位于邻苯二酚上的羟基、吡啶基、吡嗪基、咪唑基、三唑基、四唑基、吡唑基等。