肝癌細胞粘附壓電傳感及其在藥效檢測中的應(yīng)用研究.pdf

1、細胞芯片就是以生活細胞作為探測單元或傳感元件，通過檢測生活細胞的基本功能信息，細胞對化合物的響應(yīng)等，實時、定量地確定細胞的生活狀態(tài)和被分析物性質(zhì)的技術(shù)。它可以檢測細胞形態(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。由于具有實時檢測、原位檢測、批量檢測以及低成本檢測等獨特優(yōu)點，細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。因此細胞芯片技術(shù)的研究有著十分重要的理論和實際意義。 研究內(nèi)容：構(gòu)建

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

3、ectric Microscope, SEM)進行細胞行為的形貌觀察，以及雙胰酶檢測(Double Trypsin Assay, DTA)進行細胞行為的壓電傳感響應(yīng)的驗證；應(yīng)用研究則利用壓電生物傳感芯片的實時分析技術(shù)與噻唑藍比色分析(MTT)和光學(xué)顯微鏡技術(shù)進行同步實驗的比較分析。 研究結(jié)果： ① 構(gòu)建了壓電細胞傳感芯片技術(shù)平臺，并進行傳感器芯片性能的穩(wěn)定性、重現(xiàn)性和靈敏度測試，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；獲得相對標(biāo)準(zhǔn)偏差為6.55×10-7的最佳容積范圍的信號重現(xiàn)性；檢測限達340個細胞； ② 成功構(gòu)建人肝癌細胞HepG2壓電傳感技術(shù)平臺。利用壓電細胞傳感芯片對肝癌細胞HepG2的粘附行為進行了24h實時跟蹤監(jiān)測，結(jié)合細胞粘附行為的特點分析HepG2細胞行為在壓電細胞傳感芯片上的響應(yīng)曲線特征，將響應(yīng)曲線分為3個時段，即游離期、粘附期和穩(wěn)定期，并

5、分析了不同時段細胞行為信息的差異和壓電細胞傳感芯片的參數(shù)因子頻率的各時段特性；利用SEM技術(shù)和DTA技術(shù)進行了壓電細胞傳感芯片響應(yīng)的生物學(xué)雙向驗證，以及細胞行為的動力學(xué)分析；并計算了細胞在壓電細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 建立壓電細胞傳感芯片的響應(yīng)參數(shù)——頻率與粘附細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)用肝癌細胞壓電傳感芯片于紫杉醇(Paclitaxel，PTX)、長春新堿(Vincristine，VCR)和阿霉素(Adriamycin，ADM)3種抗癌藥物的藥效檢測和篩選，以及對PTX進行了藥效動力學(xué)分析，篩選出對細胞骨架作用的藥物強弱排序為PTX＞VCR＞ADM。同步對各種藥物的藥效進行了MTT比色分析，比較兩種檢測方法下的IC50，取得良好的一致結(jié)