微懸臂梁傳感技術(shù)在黃曲霉毒素檢測(cè)和細(xì)胞活性表征方面的研究.pdf

1、隨著微納米加工技術(shù)的進(jìn)步，研究人員可制備體積更小及靈敏度更高的微懸臂梁傳感器。微梁傳感器的主要工作原理是，檢測(cè)因其表面的受體分子與目標(biāo)分子結(jié)合所產(chǎn)生的上下表面應(yīng)力差而引起的微梁的彎曲，或者因質(zhì)量的吸附或解吸使微梁的共振頻率發(fā)生的漂移。微梁具有高靈敏、無(wú)標(biāo)記、實(shí)時(shí)等優(yōu)點(diǎn)，在基礎(chǔ)研究、健康科學(xué)、藥物開發(fā)和臨床診斷等方面日益顯示出其獨(dú)特的優(yōu)越性。作者在課題組前期的工作基礎(chǔ)上，建立了劇毒物質(zhì)黃曲霉毒素B1的微梁檢測(cè)方法，研究了基于微梁傳感器的生

2、物細(xì)胞的活性量化方法。主要研究結(jié)果如下:
　　(1)微梁陣列傳感系統(tǒng)的性能研究。微梁陣列檢測(cè)的前提是陣列內(nèi)各個(gè)微梁在相同激勵(lì)下的響應(yīng)具有一致性。通過(guò)對(duì)微梁陣列在環(huán)境溫度變化下的響應(yīng)進(jìn)行測(cè)量，發(fā)現(xiàn)微梁陣列內(nèi)各個(gè)微梁由熱變化引起的響應(yīng)靈敏度大小十分接近，具有良好的一致性。另外，對(duì)溶液置換引起的非特異性響應(yīng)和抗原抗體結(jié)合引起的特異性響應(yīng)進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)陣列內(nèi)各個(gè)微梁的響應(yīng)同樣具有良好的一致性。
　　(2)基于微梁傳感技術(shù)的黃曲霉毒素

3、B1檢測(cè)方法研究。黃曲霉素B1是一種毒性極強(qiáng)的肝致癌物，廣泛存在于食物和食物原料中，威脅人體健康。黃曲霉素B1抗體通過(guò)巰基化試劑進(jìn)行巰基化后固定于微梁陣列的金表面上，ELISA實(shí)驗(yàn)表明固定到微梁表面的抗體的活性得到保持。微梁檢測(cè)結(jié)果表明，基于靜態(tài)模式的微梁傳感器能夠?qū)崿F(xiàn)黃曲霉毒素B1的定量檢測(cè)，并且檢測(cè)極限達(dá)到0.03 ng/mL，這相對(duì)于動(dòng)態(tài)模式的微梁與icELISA有明顯提高，并建立了實(shí)際樣本花生中黃曲霉毒素B1的檢測(cè)方法。

4、　　(3)基于微梁傳感系統(tǒng)的乳腺癌細(xì)胞MCF-7活性定量測(cè)量方法研究。本文利用APTES將MCF-7細(xì)胞吸附在微梁上，通過(guò)監(jiān)測(cè)微梁尖端的位移果發(fā)現(xiàn):活MCF-7細(xì)胞吸附的微梁偏轉(zhuǎn)曲線漲落幅度最大，死細(xì)胞吸附的微梁、裸梁的漲落幅度很小，饑餓細(xì)胞的漲落幅度介于中間，說(shuō)明微梁的漲落幅度與細(xì)胞活性相關(guān)。另一種關(guān)于人臍靜脈內(nèi)皮細(xì)胞的實(shí)驗(yàn)同樣驗(yàn)證了該結(jié)論。通過(guò)計(jì)算微梁偏轉(zhuǎn)的方差即可反映細(xì)胞的活性大小。在此基礎(chǔ)上，利用微梁傳感器研究了紫杉醇對(duì)MCF-

5、7細(xì)胞的作用，實(shí)現(xiàn)了微梁傳感系統(tǒng)在對(duì)抗癌藥物篩選方面的應(yīng)用。在培養(yǎng)細(xì)胞過(guò)程中加入不同濃度的紫杉醇藥物，結(jié)果發(fā)現(xiàn)隨紫杉醇濃度的增大，MCF-7細(xì)胞吸附的微梁的漲落方差減小。在監(jiān)測(cè)微梁偏轉(zhuǎn)信號(hào)時(shí)加入藥物同樣發(fā)現(xiàn)該現(xiàn)象。這表明微梁漲落可以用于量化細(xì)胞的活性及抗癌藥物快速篩選。這種能夠定量、低成本地評(píng)估癌細(xì)胞活性方法對(duì)基礎(chǔ)科學(xué)與臨床治療具有非常重要意義。
　　(4)細(xì)胞吸附引起的微梁漲落機(jī)理研究。CCK-8實(shí)驗(yàn)表明紫杉醇作用后MCF-7細(xì)

6、胞的生物活性幾乎不發(fā)生變化，因此我們認(rèn)為微梁傳感器利用細(xì)胞新陳代謝作為能量來(lái)源，可轉(zhuǎn)換由細(xì)胞骨架產(chǎn)生的力為自身的微小移動(dòng)。提出細(xì)胞的活性包含生物活性和機(jī)械活性兩部分?；谖⒘杭{米機(jī)械漲落的模式不僅可以測(cè)定細(xì)胞的生物活性，還能在皮牛范圍內(nèi)量化不能被現(xiàn)有手段如CCK-8等方法測(cè)得的細(xì)胞機(jī)械活性。微梁納米機(jī)械漲落為評(píng)估細(xì)胞活性和藥物篩選提供了一個(gè)新的概念與平臺(tái)。
　　(5)基于微梁傳感器的精子活力量化及藥物與環(huán)境對(duì)精子活力作用的評(píng)估研究

7、。精子活力的量化對(duì)生殖醫(yī)學(xué)具有重要意義，利用透明酸酸修飾的微梁固定精子，監(jiān)測(cè)吸附了精子的微梁的偏轉(zhuǎn)，發(fā)現(xiàn)固定了活精子的微梁漲落幅度遠(yuǎn)大于裸梁與死精子修飾的微梁，說(shuō)明微梁漲落與精子活力相關(guān)。為研究藥物對(duì)精子的作用，在監(jiān)測(cè)吸附了精子的微梁偏轉(zhuǎn)過(guò)程中分別加入酒精和精子偉哥兩種藥物，結(jié)果表明:酒精可抑制精子的活力，而精子偉哥可增強(qiáng)精子的活力。研究結(jié)果證實(shí)基于漲落模式的微梁可以用于精子活力作用藥物的篩選。最后，研究了溫度對(duì)精子活力的作用，發(fā)現(xiàn)微梁