基于掃描電化學顯微鏡的細胞成像和分子識別研究.pdf

1、細胞是生命結(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，以及細胞物質(zhì)有序、專一、特異的氧化還原反應(yīng)。電化學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)的電化學方法一般以大量細胞為研究對象，用平均結(jié)果反映單個細胞的化學信息。但是，由于生物組織中各種化學成分分布及細胞本身的個體差異，大量的細胞分析常常得不出準確甚至

2、錯誤的結(jié)論。因此，直接分析單個細胞的生理狀態(tài)和化學成分十分重要。單細胞的化學分析已經(jīng)成為一個十分重要的議題。與細胞集群水平的研究相比，單細胞的研究可以提供更加具體的關(guān)于細胞異質(zhì)性、細胞間與細胞外交流的信息，使得人們對生物體與疾病有一個更好的認識。掃描電化學顯微鏡(SECM)作為一種對單細胞的操控、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顯微鏡研究了細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，并進行細胞三維成像。
　　 癌癥作為一種目前醫(yī)學上棘手的疾病之一，它的準確檢測及有效治療一直是生物、醫(yī)學領(lǐng)域的研究重點。本文將一種新型二茂鐵-碳硼烷衍生物(FcSBl)分子引入到腫瘤細胞的高靈敏識別檢測中。以白血病細胞作為研究對象，利用該分子良好的電化學特性，通過電化學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胞與FcSB1的作用進行了實時原位三維細胞成像。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、血病敏感細胞和耐藥細胞。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胞膜，引發(fā)急性細胞毒性。
　　 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電極上的細胞成像電流范圍增加了4倍多，能夠明顯增強成像時細胞與背景的對比度，提高細胞成像的分辨率。由于二氧化鈦納米顆粒具有光催化效應(yīng)，

5、其誘導的細胞損傷強于紫外光照本身。
　　 進一步地，我們還利用電化學分析法研究了新型四硫富瓦烯衍生物探針分子TTF-(COONBu4)2對細胞的識別作用。特別地，以白血病敏感、耐藥細胞作為研究對象，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)探針分子電化學性質(zhì)的顯著變化對白血病細胞進行識別和區(qū)分。研究結(jié)果表明，由于不同種類的白血病細胞（如敏感細胞和耐藥細胞）膜特異性將引起探針分子的電化學行為的變化，因