單細(xì)胞溫度變化及其檢測(cè)器件的研究.pdf

1、生物學(xué)上，細(xì)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(huì)對(duì)細(xì)胞內(nèi)的生化反應(yīng)進(jìn)程產(chǎn)生影響。因此，細(xì)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(yīng)進(jìn)程的變化。對(duì)單細(xì)胞溫度變化的檢測(cè)將有效的幫助我們理解單細(xì)胞水平上與溫度相關(guān)的生命進(jìn)程的意義。 為了獲得單細(xì)胞水平上的溫度變化，我們首先論證單細(xì)胞溫度變化幅值的可測(cè)性，隨后搭建單細(xì)胞溫度檢測(cè)系統(tǒng)并對(duì)該系統(tǒng)進(jìn)行技術(shù)標(biāo)定。之后利用單細(xì)胞溫度檢測(cè)系統(tǒng)對(duì)腫瘤轉(zhuǎn)移消失(MIM)蛋白不同表達(dá)

2、水平的細(xì)胞進(jìn)行單細(xì)胞溫度變化檢測(cè)，得到細(xì)胞內(nèi)MIM蛋白表達(dá)和細(xì)胞外喜樹堿及紫杉醇藥物刺激對(duì)單細(xì)胞溫度變化的不同影響作用。最后對(duì)單細(xì)胞溫度檢測(cè)系統(tǒng)進(jìn)行改進(jìn)，設(shè)計(jì)雙探針單細(xì)胞溫度檢測(cè)系統(tǒng)，以期實(shí)現(xiàn)以細(xì)胞生存外環(huán)境溫度為參考的細(xì)胞胞內(nèi)溫度變化檢測(cè)。具體工作和實(shí)驗(yàn)結(jié)果如下: 1.從實(shí)現(xiàn)單細(xì)胞溫度檢測(cè)對(duì)測(cè)溫材料的特性要求，及細(xì)胞內(nèi)發(fā)生溫度變化的可能情況出發(fā)，分析對(duì)細(xì)胞溫度變化進(jìn)行檢測(cè)的可行性。影響細(xì)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(xì)胞內(nèi)的能量轉(zhuǎn)換，由此建立細(xì)胞內(nèi)的溫度變化理論和溫度/熱能等式，從而可以對(duì)細(xì)胞內(nèi)溫度變化的量值進(jìn)行簡(jiǎn)單估算。 2.對(duì)Pt-W組成的微/納金屬熱電偶探針進(jìn)行特性參數(shù)的表征，使其在特定的檢測(cè)電路中達(dá)到測(cè)定單細(xì)胞溫度變化的目的。其中包括:檢測(cè)探針的制備及特性表征，對(duì)探針的形貌特性和電學(xué)特性進(jìn)行標(biāo)定，給出有效使用的置信區(qū)間;搭建單細(xì)胞測(cè)溫系統(tǒng)，并對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行測(cè)量誤差和溫度—電壓曲線關(guān)系的標(biāo)定，確定單細(xì)胞測(cè)溫系統(tǒng)的測(cè)量精度和靈敏度。

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

5、環(huán)境進(jìn)行細(xì)胞溫度變化檢測(cè)。實(shí)驗(yàn)證實(shí)，并聯(lián)雙探針單細(xì)胞測(cè)溫系統(tǒng)具有較好的檢測(cè)精度和靈敏度，能夠?qū)崿F(xiàn)單細(xì)胞水平上的溫度變化檢測(cè)。利用并聯(lián)雙探針測(cè)溫系統(tǒng)檢測(cè)河豚毒素對(duì)小鼠單核巨嗜白血病細(xì)胞(RAW264.7)的影響，發(fā)現(xiàn)河豚毒素會(huì)引起大多數(shù)單個(gè)RAW264.7細(xì)胞的胞內(nèi)溫度下降。
　　通過(guò)以上實(shí)驗(yàn)研究和發(fā)現(xiàn)，我們認(rèn)為:(1)細(xì)胞內(nèi)的溫度變化量值，能夠通過(guò)簡(jiǎn)式進(jìn)行估算，并能夠通過(guò)有效的檢測(cè)手段進(jìn)行細(xì)胞內(nèi)溫度變化測(cè)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(cè)電路中能夠完成對(duì)單個(gè)細(xì)胞溫度變化的檢測(cè);(3)MIM蛋白在細(xì)胞內(nèi)高表達(dá)會(huì)提高細(xì)胞對(duì)腫瘤藥物喜樹堿/紫杉醇的敏感性，并改變藥物刺激下的細(xì)胞內(nèi)能量代謝狀態(tài)，溫度與ATP聯(lián)合檢測(cè)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(xì)胞測(cè)溫系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)單個(gè)細(xì)胞及其所在環(huán)境的溫度變化檢測(cè)，并幫助我們理解處于正?；蚍钦－h(huán)境條件下的細(xì)胞內(nèi)生理功能及能量代謝的變化。 總之，實(shí)現(xiàn)單細(xì)胞溫度檢