肝癌細(xì)胞粘附壓電傳感及其在藥效檢測(cè)中的應(yīng)用研究.pdf

1、細(xì)胞芯片就是以生活細(xì)胞作為探測(cè)單元或傳感元件，通過檢測(cè)生活細(xì)胞的基本功能信息，細(xì)胞對(duì)化合物的響應(yīng)等，實(shí)時(shí)、定量地確定細(xì)胞的生活狀態(tài)和被分析物性質(zhì)的技術(shù)。它可以檢測(cè)細(xì)胞形態(tài)變化，電生理變化，液相環(huán)境的生化變化等等各種基本功能信息和生理信息。由于具有實(shí)時(shí)檢測(cè)、原位檢測(cè)、批量檢測(cè)以及低成本檢測(cè)等獨(dú)特優(yōu)點(diǎn)，細(xì)胞芯片已成為生命科學(xué)和環(huán)境科學(xué)以及醫(yī)療科學(xué)領(lǐng)域必不可少的工具。因此細(xì)胞芯片技術(shù)的研究有著十分重要的理論和實(shí)際意義。 研究?jī)?nèi)容：構(gòu)建

2、新型的壓電細(xì)胞傳感芯片(Piezoelectric Cell-based Sensor Chip, PCSC)技術(shù)平臺(tái)，在理論和實(shí)驗(yàn)方面闡明細(xì)胞的壓電傳感響應(yīng)特性；以肝癌細(xì)胞作為主要研究對(duì)象和傳感元件，探索此技術(shù)平臺(tái)在藥物檢測(cè)和篩選中的初步應(yīng)用。 研究方法：將壓電傳感技術(shù)和體外細(xì)胞培養(yǎng)技術(shù)結(jié)合進(jìn)行平臺(tái)構(gòu)建；在性能測(cè)試過程中則是利用壓電生物傳感芯片的實(shí)時(shí)分析技術(shù)實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)細(xì)胞行為信息，并結(jié)合掃描電子顯微鏡(Scanning El

3、ectric Microscope, SEM)進(jìn)行細(xì)胞行為的形貌觀察，以及雙胰酶檢測(cè)(Double Trypsin Assay, DTA)進(jìn)行細(xì)胞行為的壓電傳感響應(yīng)的驗(yàn)證；應(yīng)用研究則利用壓電生物傳感芯片的實(shí)時(shí)分析技術(shù)與噻唑藍(lán)比色分析(MTT)和光學(xué)顯微鏡技術(shù)進(jìn)行同步實(shí)驗(yàn)的比較分析。 研究結(jié)果： ① 構(gòu)建了壓電細(xì)胞傳感芯片技術(shù)平臺(tái)，并進(jìn)行傳感器芯片性能的穩(wěn)定性、重現(xiàn)性和靈敏度測(cè)試，獲得分別為 0.32 ± 0.13 Hz·

4、min-1和 0.29 ± 0.09 Hz·min-1的氣相和液相介質(zhì)中的頻移穩(wěn)定性；獲得相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差為6.55×10-7的最佳容積范圍的信號(hào)重現(xiàn)性；檢測(cè)限達(dá)340個(gè)細(xì)胞； ② 成功構(gòu)建人肝癌細(xì)胞HepG2壓電傳感技術(shù)平臺(tái)。利用壓電細(xì)胞傳感芯片對(duì)肝癌細(xì)胞HepG2的粘附行為進(jìn)行了24h實(shí)時(shí)跟蹤監(jiān)測(cè)，結(jié)合細(xì)胞粘附行為的特點(diǎn)分析HepG2細(xì)胞行為在壓電細(xì)胞傳感芯片上的響應(yīng)曲線特征，將響應(yīng)曲線分為3個(gè)時(shí)段，即游離期、粘附期和穩(wěn)定期，并

5、分析了不同時(shí)段細(xì)胞行為信息的差異和壓電細(xì)胞傳感芯片的參數(shù)因子頻率的各時(shí)段特性；利用SEM技術(shù)和DTA技術(shù)進(jìn)行了壓電細(xì)胞傳感芯片響應(yīng)的生物學(xué)雙向驗(yàn)證，以及細(xì)胞行為的動(dòng)力學(xué)分析；并計(jì)算了細(xì)胞在壓電細(xì)胞傳感芯片表面形成單一匯聚層的基本條件和濃度的最高閾值為106·ml-1； ③ 建立壓電細(xì)胞傳感芯片的響應(yīng)參數(shù)——頻率與粘附細(xì)胞濃度間的依賴效應(yīng)。即在壓電傳感響應(yīng)的透深范圍內(nèi)，頻率的變化Df(Hz)與粘附的細(xì)胞濃度C(mL-1)之間存在良

6、好的線性關(guān)系，其線性方程為 (P<0.001)，相關(guān)系數(shù)為0.98。 ④應(yīng)用肝癌細(xì)胞壓電傳感芯片于紫杉醇(Paclitaxel，PTX)、長(zhǎng)春新堿(Vincristine，VCR)和阿霉素(Adriamycin，ADM)3種抗癌藥物的藥效檢測(cè)和篩選，以及對(duì)PTX進(jìn)行了藥效動(dòng)力學(xué)分析，篩選出對(duì)細(xì)胞骨架作用的藥物強(qiáng)弱排序?yàn)镻TX＞VCR＞ADM。同步對(duì)各種藥物的藥效進(jìn)行了MTT比色分析，比較兩種檢測(cè)方法下的IC50，取得良好的一致結(jié)