基于壓電和電化學(xué)技術(shù)的細(xì)胞生物傳感研究.pdf

1、細(xì)胞是生命體結(jié)構(gòu)和功能的基本單位，細(xì)胞研究是揭示生命奧秘和征服疾病的基礎(chǔ)環(huán)節(jié)之一。通過(guò)考察細(xì)胞的形態(tài)變化、功能變化和周圍生化環(huán)境的變化等內(nèi)容，可以深入了解細(xì)胞的生理過(guò)程，這對(duì)生命科學(xué)的自身發(fā)展和生物醫(yī)藥、分析技術(shù)和材料科學(xué)等的進(jìn)步都將起著重要的促進(jìn)作用。本學(xué)位論文針對(duì)體外培養(yǎng)的細(xì)胞，利用電化學(xué)方法和壓電傳感技術(shù)，在納米粒子的細(xì)胞毒性研究、基于分子識(shí)別的細(xì)胞檢測(cè)和細(xì)胞凝集過(guò)程研究等方面開展了一些工作。主要內(nèi)容如下：
　　 1.使用

2、循環(huán)伏安法和顯微鏡觀測(cè)技術(shù)分別考察了三種納米粒子(二氧化硅、硒和金納米粒子)和抗腫瘤藥物5-氟尿嘧啶(5-FU)對(duì)人骨肉瘤細(xì)胞MG-63的單獨(dú)和聯(lián)合細(xì)胞毒性。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明藥物和納米粒子均能夠抑制細(xì)胞的生長(zhǎng)繁殖，抑制率與化學(xué)劑量有關(guān)，其中金納米粒子的抑制效率最為顯著。當(dāng)三種納米粒子分別和5-FU聯(lián)合使用時(shí)，高濃度的二氧化硅納米粒子與藥物的聯(lián)合表現(xiàn)出相加效應(yīng)，而高濃度的硒納米粒子與藥物的聯(lián)合則表現(xiàn)出了協(xié)同效應(yīng)。該工作將有助于納米粒子在生物醫(yī)

3、學(xué)和癌癥治療方面的應(yīng)用開發(fā)。
　　 2.通過(guò)層層吸附將鼠抗人整合素β1單克隆抗體組裝在玻碳電極表
　　 面?；诩?xì)胞膜表面的粘附分子整合素β1和固定抗體之間的免疫反應(yīng)，利用電化學(xué)阻抗譜技術(shù)檢測(cè)了人宮頸癌HeLa細(xì)胞。對(duì)影響細(xì)胞測(cè)定的一些影響因素，如修飾膜中的金納米粒子濃度、修飾膜的干燥時(shí)間、抗體濃度以及抗體的結(jié)合時(shí)間分別進(jìn)行了考察和優(yōu)化。在最優(yōu)實(shí)驗(yàn)條件下，電子轉(zhuǎn)移電阻的增大幅度和細(xì)胞密度在1.0×104-2.0×106

4、cells mL-1范圍內(nèi)呈線性關(guān)系，檢測(cè)限可達(dá)3.5×103 cells mL-1。
　　 3.實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)了人正常肝細(xì)胞L-02在QCM金電極表面的凝集過(guò)程。兩種植物凝集素一Con A和麥胚凝集素(WGA)均能引起細(xì)胞的凝集，凝集過(guò)程表達(dá)的△f0與△R1信號(hào)與細(xì)胞正常貼壁生長(zhǎng)過(guò)程表達(dá)的QCM響應(yīng)有明顯差異。由于Con A良好的吸附性，細(xì)胞-Con A-細(xì)胞凝集體對(duì)金基底的吸附能力較強(qiáng)，表現(xiàn)為△f0與△R1信號(hào)的增大和明顯的QCM

5、質(zhì)量效應(yīng)。與此相反，由于WGA不易吸附在金電極表面，細(xì)胞-WGA-細(xì)胞凝集體對(duì)金基底的吸附能力較差，表現(xiàn)為△f0與△R1信號(hào)的減小和細(xì)胞貼壁階段時(shí)間的延長(zhǎng)。顯微鏡平行觀察實(shí)驗(yàn)反映的信息與QCM的測(cè)量結(jié)果完全一致。對(duì)細(xì)胞生長(zhǎng)和細(xì)胞凝集過(guò)程中的△f0信號(hào)進(jìn)行了分析，結(jié)果可分別由兩個(gè)動(dòng)力學(xué)方程表示：△f0=α0+α1e-τ/τ1+α2e-τ/τ2+α3e-τ/τ3,△f0=α0+α1e-τ/τ1+α2e-τ/τ2。另外，實(shí)驗(yàn)還表明基于細(xì)胞凝集