基于掃描電化學(xué)顯微鏡的細(xì)胞成像和分子識別研究.pdf

1、細(xì)胞是生命結(jié)構(gòu)和功能的基本單位，其研究對疾病的發(fā)生發(fā)展過程至關(guān)重要。細(xì)胞的大多數(shù)生理活動都涉及到電活性粒子的定向有序的傳遞和轉(zhuǎn)移，以及細(xì)胞物質(zhì)有序、專一、特異的氧化還原反應(yīng)。電化學(xué)方法能揭示其中電子轉(zhuǎn)移的具體過程，因此逐漸成為研究和探討生命現(xiàn)象和本質(zhì)的最有力手段之一。然而，常規(guī)的電化學(xué)方法一般以大量細(xì)胞為研究對象，用平均結(jié)果反映單個細(xì)胞的化學(xué)信息。但是，由于生物組織中各種化學(xué)成分分布及細(xì)胞本身的個體差異，大量的細(xì)胞分析常常得不出準(zhǔn)確甚至

2、錯誤的結(jié)論。因此，直接分析單個細(xì)胞的生理狀態(tài)和化學(xué)成分十分重要。單細(xì)胞的化學(xué)分析已經(jīng)成為一個十分重要的議題。與細(xì)胞集群水平的研究相比，單細(xì)胞的研究可以提供更加具體的關(guān)于細(xì)胞異質(zhì)性、細(xì)胞間與細(xì)胞外交流的信息，使得人們對生物體與疾病有一個更好的認(rèn)識。掃描電化學(xué)顯微鏡(SECM)作為一種對單細(xì)胞的操控、傳感、成像的新工具和方法已經(jīng)被發(fā)展起來。鑒于此，本論文主要利用掃描電化學(xué)顯微鏡研究了細(xì)胞與新型碳硼烷分子以及某些納米材料的作用，進行了原位實時

3、監(jiān)測，并進行細(xì)胞三維成像。
　　 癌癥作為一種目前醫(yī)學(xué)上棘手的疾病之一，它的準(zhǔn)確檢測及有效治療一直是生物、醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的研究重點。本文將一種新型二茂鐵-碳硼烷衍生物(FcSBl)分子引入到腫瘤細(xì)胞的高靈敏識別檢測中。以白血病細(xì)胞作為研究對象，利用該分子良好的電化學(xué)特性，通過電化學(xué)手段來對其進行檢測。進一步，利用SECM的恒高成像模式對肝癌細(xì)胞與FcSB1的作用進行了實時原位三維細(xì)胞成像。研究結(jié)果表明，此新型碳硼烷分子能夠明顯地區(qū)分白

4、血病敏感細(xì)胞和耐藥細(xì)胞。該分子上高度疏水的二茂鐵基和高度親脂的碳硼烷基使其極易穿透細(xì)胞膜，引發(fā)急性細(xì)胞毒性。
　　 與此同時，我們探討了多壁碳納米管修飾的ITO電極、紫外光照以及二氧化鈦納米顆粒在紫外光照下對肝癌細(xì)胞的影響與SECM成像分析。研究結(jié)果表明，相比裸ITO電極，多壁碳納米管修飾的ITO電極上的細(xì)胞成像電流范圍增加了4倍多，能夠明顯增強成像時細(xì)胞與背景的對比度，提高細(xì)胞成像的分辨率。由于二氧化鈦納米顆粒具有光催化效應(yīng)，

5、其誘導(dǎo)的細(xì)胞損傷強于紫外光照本身。
　　 進一步地，我們還利用電化學(xué)分析法研究了新型四硫富瓦烯衍生物探針分子TTF-(COONBu4)2對細(xì)胞的識別作用。特別地，以白血病敏感、耐藥細(xì)胞作為研究對象，借助接觸角和倒置熒光顯微鏡對其作用細(xì)胞的形態(tài)和形貌進行了表征，并利用相關(guān)探針分子電化學(xué)性質(zhì)的顯著變化對白血病細(xì)胞進行識別和區(qū)分。研究結(jié)果表明，由于不同種類的白血病細(xì)胞（如敏感細(xì)胞和耐藥細(xì)胞）膜特異性將引起探針分子的電化學(xué)行為的變化，因