雙功能細(xì)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(xì)胞遷移是一個(gè)多步性、周期性的生理和化學(xué)過(guò)程，包括突出物的伸展、突出物前緣附近粘附物的形成、細(xì)胞體向前移動(dòng)、粘附因子的釋放和細(xì)胞后方的撤回等過(guò)程。在生理過(guò)程和病理過(guò)程中，尤其腫瘤轉(zhuǎn)移過(guò)程中是一個(gè)關(guān)鍵的細(xì)胞功能。為此，近年來(lái)國(guó)內(nèi)外在細(xì)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(shí)現(xiàn)對(duì)細(xì)胞遷移過(guò)程中產(chǎn)生的重要生物化學(xué)分子進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。
　　本工作中，首次制作了一種集成電化學(xué)傳感器的細(xì)胞遷移小室微器件，

2、實(shí)時(shí)靈定量檢測(cè)細(xì)胞遷移過(guò)程中釋放的生物化學(xué)分子，并探究腫瘤細(xì)胞與免疫細(xì)胞的作用。該器件包含了兩部分：電化學(xué)生物傳感器和細(xì)胞遷移室，這種雙模塊細(xì)胞遷移平臺(tái)能夠同時(shí)實(shí)時(shí)研究細(xì)胞分泌物和細(xì)胞功能，檢測(cè)生物化學(xué)分子進(jìn)而分析探討細(xì)胞活動(dòng)性和細(xì)胞遷移的可能性機(jī)理。檢測(cè)的生物化學(xué)分子包括活性氧（過(guò)氧化氫，H2O2）和細(xì)胞因子（干擾素-γ。IFN-γ），通過(guò)記錄分析相應(yīng)的數(shù)據(jù)來(lái)探討過(guò)氧化氫的產(chǎn)生與腫瘤細(xì)胞遷移的相關(guān)性，體外評(píng)估抗腫瘤免疫水平。該器件為生

3、物醫(yī)學(xué)研究細(xì)胞功能提供了一種新型的方法，解決了實(shí)時(shí)檢測(cè)生物分子這一問(wèn)題。本論文的主要工作和結(jié)果歸納如下：
　　1.構(gòu)建細(xì)胞遷移小室微器件實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)檢測(cè)腫瘤細(xì)胞遷移過(guò)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(cè)在生長(zhǎng)因子濃度梯度誘導(dǎo)下腫瘤細(xì)胞遷移過(guò)程中所產(chǎn)生、釋放的過(guò)氧化氫。研究的腫瘤細(xì)胞包括：黑色素瘤A375細(xì)胞、喉癌HEp-2細(xì)胞和肝癌Hep G2細(xì)胞。在生長(zhǎng)因子

4、趨向性的情況下檢測(cè)到A375、HEp-2和Hep G2細(xì)胞釋放過(guò)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(xì)胞遷移率為(98±6)％、(38±4)%和(32±3)%。該工作首次實(shí)現(xiàn)了實(shí)時(shí)分析腫瘤細(xì)胞遷移過(guò)程中過(guò)氧化氫的動(dòng)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(xì)胞活動(dòng)性并分析細(xì)胞遷移的可能性機(jī)理。
　　2.檢測(cè)免疫細(xì)胞在腫瘤抗原刺激下釋放的IFN-γ

5、r>　　應(yīng)用設(shè)計(jì)的雙模型器件檢測(cè)免疫細(xì)胞釋放的IFN-γ，研究腫瘤細(xì)胞與免疫細(xì)胞的作用，體外評(píng)估抗腫瘤免疫水平。應(yīng)用適配體傳感器對(duì)IFN-γ靈敏性檢測(cè)(LOD=2.45pg/ml)，定量檢測(cè)人類急性白血病單核細(xì)胞 THP-1和巨噬細(xì)胞RAW264.7在脂多糖LPS和肝癌細(xì)胞Hep G2的刺激下產(chǎn)生的IFN-γ。研究發(fā)現(xiàn)，免疫細(xì)胞與腫瘤細(xì)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(shí)時(shí)檢測(cè)腫瘤細(xì)胞遷移過(guò)程中與

6、免疫細(xì)胞作用，釋放IFN-γ的量。該工作證實(shí)腫瘤細(xì)胞作為腫瘤抗原，使人類急性白血病單核細(xì)胞THP-1和巨噬細(xì)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(shí)時(shí)檢測(cè)細(xì)胞遷移過(guò)程中釋放的小分子、隨時(shí)檢測(cè)腫瘤細(xì)胞與免疫細(xì)胞作用產(chǎn)生的干擾素。實(shí)驗(yàn)證實(shí)在細(xì)胞遷移過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生過(guò)氧化氫，采用所需樣品量少的雙模型器件，通過(guò)細(xì)胞遷移平臺(tái)同時(shí)研究了過(guò)氧化氫的產(chǎn)生和細(xì)胞功能。采用雙模型器件