雙功能細胞遷移小室微器件的構(gòu)建及其在腫瘤生物學(xué)研究中的應(yīng)用.pdf

1、細胞遷移是一個多步性、周期性的生理和化學(xué)過程，包括突出物的伸展、突出物前緣附近粘附物的形成、細胞體向前移動、粘附因子的釋放和細胞后方的撤回等過程。在生理過程和病理過程中，尤其腫瘤轉(zhuǎn)移過程中是一個關(guān)鍵的細胞功能。為此，近年來國內(nèi)外在細胞遷移方面已經(jīng)做了大量的研究。然而，大量的研究方法仍然停留在傳統(tǒng)的方法上，未能實現(xiàn)對細胞遷移過程中產(chǎn)生的重要生物化學(xué)分子進行實時監(jiān)測。
　　本工作中，首次制作了一種集成電化學(xué)傳感器的細胞遷移小室微器件，

2、實時靈定量檢測細胞遷移過程中釋放的生物化學(xué)分子，并探究腫瘤細胞與免疫細胞的作用。該器件包含了兩部分：電化學(xué)生物傳感器和細胞遷移室，這種雙模塊細胞遷移平臺能夠同時實時研究細胞分泌物和細胞功能，檢測生物化學(xué)分子進而分析探討細胞活動性和細胞遷移的可能性機理。檢測的生物化學(xué)分子包括活性氧（過氧化氫，H2O2）和細胞因子（干擾素-γ。IFN-γ），通過記錄分析相應(yīng)的數(shù)據(jù)來探討過氧化氫的產(chǎn)生與腫瘤細胞遷移的相關(guān)性，體外評估抗腫瘤免疫水平。該器件為生

3、物醫(yī)學(xué)研究細胞功能提供了一種新型的方法，解決了實時檢測生物分子這一問題。本論文的主要工作和結(jié)果歸納如下：
　　1.構(gòu)建細胞遷移小室微器件實現(xiàn)實時檢測腫瘤細胞遷移過程中釋放的H2O2
　　本工作中，合成多層碳納米管/石墨烯/二氧化錳納米復(fù)合物，并用于功能化修飾電極以檢測在生長因子濃度梯度誘導(dǎo)下腫瘤細胞遷移過程中所產(chǎn)生、釋放的過氧化氫。研究的腫瘤細胞包括：黑色素瘤A375細胞、喉癌HEp-2細胞和肝癌Hep G2細胞。在生長因子

4、趨向性的情況下檢測到A375、HEp-2和Hep G2細胞釋放過氧化氫的最高濃度分別是(130±1.3) nM,(70±0.7) nM和(63±0.7) nM。相應(yīng)的細胞遷移率為(98±6)％、(38±4)%和(32±3)%。該工作首次實現(xiàn)了實時分析腫瘤細胞遷移過程中過氧化氫的動態(tài)水平變化，利用極少樣品，監(jiān)控H2O2的釋放及變化量，探討細胞活動性并分析細胞遷移的可能性機理。
　　2.檢測免疫細胞在腫瘤抗原刺激下釋放的IFN-γ

5、r>　　應(yīng)用設(shè)計的雙模型器件檢測免疫細胞釋放的IFN-γ，研究腫瘤細胞與免疫細胞的作用，體外評估抗腫瘤免疫水平。應(yīng)用適配體傳感器對IFN-γ靈敏性檢測(LOD=2.45pg/ml)，定量檢測人類急性白血病單核細胞 THP-1和巨噬細胞RAW264.7在脂多糖LPS和肝癌細胞Hep G2的刺激下產(chǎn)生的IFN-γ。研究發(fā)現(xiàn)，免疫細胞與腫瘤細胞共培養(yǎng)比脂多糖LPS刺激其釋放的IFN-γ濃度更高。另外，應(yīng)用雙模型裝置實時檢測腫瘤細胞遷移過程中與

6、免疫細胞作用，釋放IFN-γ的量。該工作證實腫瘤細胞作為腫瘤抗原，使人類急性白血病單核細胞THP-1和巨噬細胞RAW264.7活化，釋放IFN-γ。
　　綜上所述。H2O2傳感和IFN-γ適配體傳感的電化學(xué)性能優(yōu)良，可實時檢測細胞遷移過程中釋放的小分子、隨時檢測腫瘤細胞與免疫細胞作用產(chǎn)生的干擾素。實驗證實在細胞遷移過程中會產(chǎn)生過氧化氫，采用所需樣品量少的雙模型器件，通過細胞遷移平臺同時研究了過氧化氫的產(chǎn)生和細胞功能。采用雙模型器件