微懸臂梁傳感技術在黃曲霉毒素檢測和細胞活性表征方面的研究.pdf

1、隨著微納米加工技術的進步，研究人員可制備體積更小及靈敏度更高的微懸臂梁傳感器。微梁傳感器的主要工作原理是，檢測因其表面的受體分子與目標分子結合所產生的上下表面應力差而引起的微梁的彎曲，或者因質量的吸附或解吸使微梁的共振頻率發(fā)生的漂移。微梁具有高靈敏、無標記、實時等優(yōu)點，在基礎研究、健康科學、藥物開發(fā)和臨床診斷等方面日益顯示出其獨特的優(yōu)越性。作者在課題組前期的工作基礎上，建立了劇毒物質黃曲霉毒素B1的微梁檢測方法，研究了基于微梁傳感器的生

2、物細胞的活性量化方法。主要研究結果如下:
　　(1)微梁陣列傳感系統(tǒng)的性能研究。微梁陣列檢測的前提是陣列內各個微梁在相同激勵下的響應具有一致性。通過對微梁陣列在環(huán)境溫度變化下的響應進行測量，發(fā)現微梁陣列內各個微梁由熱變化引起的響應靈敏度大小十分接近，具有良好的一致性。另外，對溶液置換引起的非特異性響應和抗原抗體結合引起的特異性響應進行研究，發(fā)現陣列內各個微梁的響應同樣具有良好的一致性。
　　(2)基于微梁傳感技術的黃曲霉毒素

3、B1檢測方法研究。黃曲霉素B1是一種毒性極強的肝致癌物，廣泛存在于食物和食物原料中，威脅人體健康。黃曲霉素B1抗體通過巰基化試劑進行巰基化后固定于微梁陣列的金表面上，ELISA實驗表明固定到微梁表面的抗體的活性得到保持。微梁檢測結果表明，基于靜態(tài)模式的微梁傳感器能夠實現黃曲霉毒素B1的定量檢測，并且檢測極限達到0.03 ng/mL，這相對于動態(tài)模式的微梁與icELISA有明顯提高，并建立了實際樣本花生中黃曲霉毒素B1的檢測方法。

4、　　(3)基于微梁傳感系統(tǒng)的乳腺癌細胞MCF-7活性定量測量方法研究。本文利用APTES將MCF-7細胞吸附在微梁上，通過監(jiān)測微梁尖端的位移果發(fā)現:活MCF-7細胞吸附的微梁偏轉曲線漲落幅度最大，死細胞吸附的微梁、裸梁的漲落幅度很小，饑餓細胞的漲落幅度介于中間，說明微梁的漲落幅度與細胞活性相關。另一種關于人臍靜脈內皮細胞的實驗同樣驗證了該結論。通過計算微梁偏轉的方差即可反映細胞的活性大小。在此基礎上，利用微梁傳感器研究了紫杉醇對MCF-

5、7細胞的作用，實現了微梁傳感系統(tǒng)在對抗癌藥物篩選方面的應用。在培養(yǎng)細胞過程中加入不同濃度的紫杉醇藥物，結果發(fā)現隨紫杉醇濃度的增大，MCF-7細胞吸附的微梁的漲落方差減小。在監(jiān)測微梁偏轉信號時加入藥物同樣發(fā)現該現象。這表明微梁漲落可以用于量化細胞的活性及抗癌藥物快速篩選。這種能夠定量、低成本地評估癌細胞活性方法對基礎科學與臨床治療具有非常重要意義。
　　(4)細胞吸附引起的微梁漲落機理研究。CCK-8實驗表明紫杉醇作用后MCF-7細

6、胞的生物活性幾乎不發(fā)生變化，因此我們認為微梁傳感器利用細胞新陳代謝作為能量來源，可轉換由細胞骨架產生的力為自身的微小移動。提出細胞的活性包含生物活性和機械活性兩部分?；谖⒘杭{米機械漲落的模式不僅可以測定細胞的生物活性，還能在皮牛范圍內量化不能被現有手段如CCK-8等方法測得的細胞機械活性。微梁納米機械漲落為評估細胞活性和藥物篩選提供了一個新的概念與平臺。
　　(5)基于微梁傳感器的精子活力量化及藥物與環(huán)境對精子活力作用的評估研究

7、。精子活力的量化對生殖醫(yī)學具有重要意義，利用透明酸酸修飾的微梁固定精子，監(jiān)測吸附了精子的微梁的偏轉，發(fā)現固定了活精子的微梁漲落幅度遠大于裸梁與死精子修飾的微梁，說明微梁漲落與精子活力相關。為研究藥物對精子的作用，在監(jiān)測吸附了精子的微梁偏轉過程中分別加入酒精和精子偉哥兩種藥物，結果表明:酒精可抑制精子的活力，而精子偉哥可增強精子的活力。研究結果證實基于漲落模式的微梁可以用于精子活力作用藥物的篩選。最后，研究了溫度對精子活力的作用，發(fā)現微梁