單細胞溫度變化及其檢測器件的研究.pdf

1、生物學上，細胞的溫度變化一方面受到外界環(huán)境刺激的影響，一方面又會對細胞內(nèi)的生化反應進程產(chǎn)生影響。因此，細胞內(nèi)的溫度變化能夠反映出許多與之相聯(lián)系的生化反應進程的變化。對單細胞溫度變化的檢測將有效的幫助我們理解單細胞水平上與溫度相關(guān)的生命進程的意義。 為了獲得單細胞水平上的溫度變化，我們首先論證單細胞溫度變化幅值的可測性，隨后搭建單細胞溫度檢測系統(tǒng)并對該系統(tǒng)進行技術(shù)標定。之后利用單細胞溫度檢測系統(tǒng)對腫瘤轉(zhuǎn)移消失(MIM)蛋白不同表達

2、水平的細胞進行單細胞溫度變化檢測，得到細胞內(nèi)MIM蛋白表達和細胞外喜樹堿及紫杉醇藥物刺激對單細胞溫度變化的不同影響作用。最后對單細胞溫度檢測系統(tǒng)進行改進，設計雙探針單細胞溫度檢測系統(tǒng)，以期實現(xiàn)以細胞生存外環(huán)境溫度為參考的細胞胞內(nèi)溫度變化檢測。具體工作和實驗結(jié)果如下: 1.從實現(xiàn)單細胞溫度檢測對測溫材料的特性要求，及細胞內(nèi)發(fā)生溫度變化的可能情況出發(fā)，分析對細胞溫度變化進行檢測的可行性。影響細胞內(nèi)的熱能變化的因素包括外環(huán)境的能量輸入

3、以及細胞內(nèi)的能量轉(zhuǎn)換，由此建立細胞內(nèi)的溫度變化理論和溫度/熱能等式，從而可以對細胞內(nèi)溫度變化的量值進行簡單估算。 2.對Pt-W組成的微/納金屬熱電偶探針進行特性參數(shù)的表征，使其在特定的檢測電路中達到測定單細胞溫度變化的目的。其中包括:檢測探針的制備及特性表征，對探針的形貌特性和電學特性進行標定，給出有效使用的置信區(qū)間;搭建單細胞測溫系統(tǒng)，并對系統(tǒng)進行測量誤差和溫度—電壓曲線關(guān)系的標定，確定單細胞測溫系統(tǒng)的測量精度和靈敏度。

4、 3.利用單細胞測溫系統(tǒng)，對MIM蛋白不同表達水平的293A細胞進行單細胞溫度變化檢測。喜樹堿作用于MIM蛋白高表達293A細胞時，會促使細胞敏感性上升，細胞溫度上升，同時，細胞內(nèi)的ATP含量也會隨之上升，而正常293A細胞則無此變化; 與之相異的是，紫杉醇作用于不同蛋白表達水平的細胞，均能引起細胞溫度的上升以及細胞內(nèi)ATP含量的暫態(tài)上升。 4.在單探針測溫系統(tǒng)的基礎上，開發(fā)、利用并聯(lián)熱電偶雙探針測溫系統(tǒng)，對單個細胞及其所在

5、環(huán)境進行細胞溫度變化檢測。實驗證實，并聯(lián)雙探針單細胞測溫系統(tǒng)具有較好的檢測精度和靈敏度，能夠?qū)崿F(xiàn)單細胞水平上的溫度變化檢測。利用并聯(lián)雙探針測溫系統(tǒng)檢測河豚毒素對小鼠單核巨嗜白血病細胞(RAW264.7)的影響，發(fā)現(xiàn)河豚毒素會引起大多數(shù)單個RAW264.7細胞的胞內(nèi)溫度下降。
　　通過以上實驗研究和發(fā)現(xiàn)，我們認為:(1)細胞內(nèi)的溫度變化量值，能夠通過簡式進行估算，并能夠通過有效的檢測手段進行細胞內(nèi)溫度變化測定;(2)具備一定特性的P

6、t-W微/納金屬熱電偶探針在特定的檢測電路中能夠完成對單個細胞溫度變化的檢測;(3)MIM蛋白在細胞內(nèi)高表達會提高細胞對腫瘤藥物喜樹堿/紫杉醇的敏感性，并改變藥物刺激下的細胞內(nèi)能量代謝狀態(tài)，溫度與ATP聯(lián)合檢測可能為疾病的診斷和治療提供新的思路和方法;(4)并聯(lián)熱電偶雙探針單細胞測溫系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)對單個細胞及其所在環(huán)境的溫度變化檢測，并幫助我們理解處于正?；蚍钦－h(huán)境條件下的細胞內(nèi)生理功能及能量代謝的變化。 總之，實現(xiàn)單細胞溫度檢