NH2-S-S-biotin在水凝胶涂层磁性纳米颗粒中的应用
瑞禧生物2025-02-11   作者:lkr   来源:
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文献:Antifouling hydrogel coating magnetic nanoparticles for selective isolation and recovery of circulating tumor cells

文献链接:https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2021/tb/d0tb02380a

作者:Zhili Wang,Zeen Wu,ab Na Sun, Yi Cao, Xue Cai,ab Feng Yuan, Hanqing Zou, Chungen Xingb,Renjun Pe

相关产品:NH2-S-S-biotin  生物素-二硫键-生物素

原文摘要:For reliable downstream molecular analysis, it's crucially important to recover circulating tumor cells (CTCs) from clinical blood samples with high purity and viability. Herein, magnetic nanoparticles coated with the antifouling hydrogel layer based on the polymerization method were developed to realize the cell-friendly and efficient CTC capture and recovery. Particularly, the hydrogel layer was fabricated by zwitterionic sulfobetaine methacrylate (SBMA) and methacrylic acid (MAA) cross-linked with N, N-bis(acryloyl) cystamine (BACy), which could not only resist nonspecific adhesion but also gently recover the captured cells by glutathione (GSH) responsiveness. Moreover, the anti-epithelial cell adhesion molecule (anti-EpCAM) antibody was modified onto the surface of hydrogel to provide high specificity for CTC capture. As a result, 96% of target cells were captured in the counterfeit clinical blood samples with 5-100 CTCs per mL in 25 min incubation time. After GSH treatment, about 96% of the obtained cells were recovered with good viability. Notably, the hydrogel coated magnetic nanoparticles were also usefully applied to isolate CTCs from the blood samples of cancer patients. The favorable results indicate that the hydrogel modified magnetic nanoparticles may have a promising opportunity to capture and recover CTCs for subsequent research.

 

NHS-SS-Biotin是一种氨基反应性生物素标记试剂,可以与含有伯胺的蛋白质和细胞表面的胺基发生反应,从而将生物素部分引入这些分子中。该连接体中的二硫键可使用还原剂(如DTT、BME和TCEP)进行切割,以去除生物素标签。这使得NHS-SS-Biotin在需要进行可逆生物素标记的应用中特别有用。MNPs是纳米级的颗粒,一般由铁(Fe)、钴(Co)、镍(Ni)等金属氧化物组成的磁性内核及包裹在磁性内核外的高分子聚合物、硅或羟基磷灰石壳层组成。最常见的核层由具有超顺磁或铁磁性质的Fe3O4或γ-Fe2O3制成,而最常见的壳层则由高分子聚合物组成。MNPs具有磁导向性(靶向性),在外加磁场作用下可实现定向移动,方便定位和与介质分离。NHS-SS-Biotin有许多应用,例如NH2-S-S-biotin在MNPs@水凝胶纳米颗粒制备中有多重应用。

 

使用抗epcam抗体修饰的MNPs@水凝胶分离和恢复循环tumor细胞(CTCs)的示意图 

图为:使用抗epcam抗体修饰的MNPs@水凝胶分离和恢复循环tumor细胞(CTCs)的示意图。

 

EpCAM抗体修饰的MNPs@水凝胶纳米颗粒的制备。

采用溶剂体热技术制备了水溶性磁性纳米颗粒(MNPs)材料。采用聚合法合成了核壳MNPs@水凝胶纳米颗粒。首先,MNPs分散在乙醇中。然后,在上述溶液中加入去离子水、nh3·h2o和 MPS 97,搅拌。MNPs-MPS在外部磁场下通过乙醇洗涤。然后,将MNPs-MPS 与 SBMA、 MAA、BACy和AIBN混合在乙腈中,加热并保持。为了用抗 EpCAM 抗体使 MNPs@hydrogel纳米颗粒功能化,MNPs@hydrogel纳米颗粒在含有 EDC和 NHS的 PBS 中活化。之后,将活化MNPs@hydrogel与NH2-S-S-生物素反应。通过磁性支架用 PBS洗涤后,将产物悬浮到 PBS 中,与LSA反应。之后,SA材料将修饰的纳米粒子与生物素化的抗EPCAM抗体反应。洗涤后,得到了玉兰的水凝胶-反εCau纳米粒子,并保存使用。

 

MNPs@水凝胶抗epcam纳米颗粒的制备。

用抗epcam抗体(MNPs@水凝胶抗epcam)修饰的水凝胶封装磁性纳米颗粒(MNPs@水凝胶)的合成过程。采用溶剂热法制备了磁性纳米颗粒(MNPs),表现出良好的均匀性。为了捕获高纯度的ctc,采用具有良好防污性能的两性离子pSBMA作为单体在MNPs表面制造水凝胶。同时,以MAA作为另一个单体,为MNPs的功能修饰提供活性羧基。此外,磁珠持续存在于分离细胞的膜表面,这可能会影响下游的分析。为了清除捕获细胞膜表面的磁性颗粒,将含有二硫键的BACy作为交联剂形成水凝胶,在水凝胶表面对nh2-s-s生物素进行修饰,通过SA连接epcam抗体。最后,用聚合法在MNPs表面合成了水凝胶壳,低浓度GSH溶液可将薄薄的水凝胶壳溶解。同时,通过傅里叶变换红外(FTIR)光谱验证了水凝胶壳层的存在。此外,使用FITC标记的驴抗山羊IgG(FITC-IgG)验证了epcam抗体的修饰。该抗体可以与FITC-IgG特异性连接, MNPs@hydrogel.通过扫描电子显微镜(SEM)观察到MCF-7 166细胞的MNPs,脱水洗涤后,细胞表面仍可观察到大量的MNPs@水凝胶抗epcam纳米颗粒。

四氧化三铁磁性纳米显微镜(MNPs)的TEM(透射电子显微镜)图像 

图为:四氧化三铁磁性纳米显微镜(MNPs)的TEM(透射电子显微镜)图像

 

结论:制备了水凝胶涂层磁性纳米颗粒,两性离子SBMA可以减少非特异性细胞在水凝胶上的粘附。靶细胞可以从模拟血液样本中捕获,使用MNPs@水凝胶抗epcam纳米颗粒孵育后,而非特异性细胞被排斥。由于使用了二硫键,捕获细胞在GSH处理后恢复,超过绝大多数细胞保持了良好的活力。