[发明专利]一种基于温度控制高碘酸钠选择性氧化的细胞唾液酸原位成像方法

说明书

本发明基于温度控制高碘酸钠选择性氧化的细胞唾液酸原位成像方法，该方法可将唾液酸原位选择性氧化成醛基，再通过亲核反应标记上细胞拉曼沉默区拉曼报告分子，并通过细胞表面广泛的邻二醇结构与硼酸基团的作用实现拉曼报告分子的拉曼信号增强作用，实现唾液酸的原位SERS成像。该方法具有条件温和、非侵入性、反应迅速、定性准确等优点，在区分癌细胞与正常细胞界线方面具有良好的应用潜力。

技术领域

本发明涉及一种基于温度控制高碘酸钠选择性氧化唾液酸的表面增强拉曼光谱方法，对细胞膜表面的唾液酸进行原位成像。本发明属于纳米材料领域，在拉曼增强、唾液酸原位成像方面具有潜在应用。

背景技术

唾液酸是以9个碳为母链的α-酮酸，是从颌下腺粘蛋白中分离出来的一类天然的碳水化合物。研究表明唾液酸广泛参与到受精、骨骼发育、免疫反应和神经连接等生命过程，而唾液酸表达和修饰异常也与癌症等重大疾病息息相关。与正常组织相比，肿瘤组织中唾液酸含量明显较高，癌症患者体内唾液酸水平变化可能机制是癌细胞为了自我保护，会在细胞表面高表达唾液酸，形成唾液酸保护层，掩蔽受体的抗原，借此逃避免疫系统的识别和免疫细胞的攻击。唾液酸在癌细胞表面的异常表达会影响细胞的黏附、转移及侵袭，研究唾液酸在细胞表面的变化对癌症诊断具有重大意义。

目前，对唾液酸的检测方面的研究越来越受到重视。已开发出多种唾液酸的识别方法，包括：凝集素识别、苯硼酸识别、代谢标记识别等。但是，仍然面临一定的困难，例如：影响细胞正常活动、特异性较低、操作复杂耗时等。

1971年，Lee等开发了一种用高碘酸钠高效识别糖蛋白的方法。作者用高碘酸钠氧化断裂聚糖中的邻二醇，产生哺乳动物细胞膜中不存在的醛基，并用同位素标记的硼氢化钠还原氧化产物，将放射性元素标记在聚糖中。而且，当高碘酸钠浓度及反应温度较低时，高碘酸钠可以选择性氧化位于糖链末端的唾液酸。作者通过检测高碘酸盐消耗量、甲醛的生成以及单一放射性产物的回收量，证明在4℃时，低浓度高碘酸钠对唾液酸的选择性高达83％。温度是控制高碘酸钠选择性的重要因素，当反应温度升高至室温时，高碘酸钠会破坏聚糖的结构，使糖链水解。这种唾液酸识别方式不会对细胞的正常活动产生影响，同时醛基是生物膜中不表达的基团，且易于后续修饰，处理方法简单，选择性高，为唾液酸检测提供了新思路。

表面增强拉曼光谱(Surface-enhanced Raman spectroscopy，SERS)技术具有超高灵敏度，可以从等离子体纳米结构中获得显著的拉曼信号放大，甚至可以进行单分子检测。SERS潜在的非侵入性应用对于实时成像有非常高的价值。此外，SERS为监测细胞内微环境和跟踪外在分子的细胞分布提供了高分辨率。而在细胞拉曼沉默区出峰的报告分子的出现，由于大大提高了拉曼检测的信噪比，为细胞水平拉曼成像的研究提供了灵敏度更高的方法。

基于以上所述，本发明基于温度控制高碘酸钠选择性氧化唾液酸的理论基础，构建了一种基于细胞拉曼沉默区标签标记的表面增强拉曼光谱方法，能够快速、灵敏、原位地对细胞表面的唾液酸进行拉曼成像，为相关疾病的早期发现和治疗提供一种新的筛查方法。

发明内容

有鉴于此，本发明旨在通过控制高碘酸钠的浓度及反应温度实现其选择性氧化唾液酸的目标，并经亲核反应连接含有炔基(-C≡C)的拉曼信号分子。同时，弱还原剂3-氨基苯硼酸(APBA)还原HAuCl4，在温和条件下短时间内可生成具有广泛拉曼热点的AuNPs。APBA的氧化产物聚三氨基苯硼酸(PAPBA)富含硼酸基团，可与细胞表面其他聚糖结合，从而广泛附着在细胞表面增强炔基拉曼信号，反映细胞表面唾液酸水平，并且，炔基作为细胞沉默区拉曼染料，可以巧妙避开细胞中生命物质产生的背景干扰，从而实现细胞表面唾液酸的原位检测，构建一种对唾液酸进行原位的选择性拉曼成像的传感器。该方法将不干扰细胞的正常生理活动，操作简单、快速，具有良好的普适性。

一种基于温度控制高碘酸钠选择性氧化的细胞唾液酸原位成像方法，该方法可选择性氧化细胞表面唾液酸，并利用拉曼光谱对唾液酸进行原位成像；

该传感器包括AuNPs为基础的表面增强基底的构建，