PDMS表面生物分子修饰及其在细胞学中的应用

发布时间：2017-05-28 11:08

  本文关键词：PDMS表面生物分子修饰及其在细胞学中的应用，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：基于聚二甲基硅氧烷(Polydimethylsiloxane, PDMS)的诸多优点如：弹性、生物相容性、透气性、透光性、易于加工、加工成本低和相对较高的化学惰性等,PDMS仍然是微流控领域广泛应用的材料。然而,未经修饰的PDMS表面具有疏水性,限制了其在微流控装置中的进一步应用。为此,需要采用合适的表面修饰以改善PDMS表面的亲水性使其更好地输送液体和减少非特异性蛋白或疏水物质的吸附。近年来,在PDMS表面修饰具有分子识别性能的生物分子如抗原抗体、酶和核酸等并开发其在生物领域的应用引起越来越多的关注。 第一章综述了近年来PDMS表面修饰的方法,分为表面改性法和表面图案化。表面改性法主要有：气相处理(Gas-phase processing)、硅烷化(Silanization))、层层组装(Layer-by-layer, LBL)、动态表面改性(Dynamic surface modification)和接枝共聚处理(Graft polymerization)等。表面图案化的方法主要有：地形图案化(Topographical patterning)、化学图案化(Chemical patterning)和基于纳米材料的图案化(Patterning with nanomaterials)等。此外,概述了PDMS表面修饰,特别是生物分子修饰,在酶微反应器(Enzyme microreactors)、免疫分析(Immunoassays)、DNA杂交(DNA hybridization)和细胞培养(Cell culture)等生物学上的应用。 在第二章在前期的工作的基础上,采用物理化学共同修饰的方法,即纳米压印技术和接枝共聚法,将生物小分子叶酸(Folic acid或folate, FA)修饰到有纳米结构的PDMS表面并考察其在微纳流控细胞学中的应用。采用FTIR, AFM和接触角等方法表征被修饰的PDMS表面性质,并通过倒置荧光显微镜、高分辨透射电镜、AO/PI双染色法、血细胞计数法和MTT法等考察叶酸修饰的有纳米结构的PDMS对人宫颈癌细胞(Human cervical carcinoma cell, HeLa)行为的影响。实验结果表明,叶酸和纳米结构对HeLa细胞的生长和细胞活力均有促进作用。这是第一次将小分子叶酸修饰到PDMS表面以改善其表面性质。 第三章在第二章工作的基础上通过壳聚糖(Chitosan, CS),将叶酸修饰到纳米结构的PDMS表面,制作成微流控芯片。再基于叶酸和癌细胞表面叶酸受体的亲和作用,捕获肿瘤细胞。将生物分子修饰到PDMS表面并应用于细胞捕获的研究,进一步拓宽了PDMS在生物细胞学上的应用。初步试验了PDMS-PDMS微流控芯片上循环肿瘤细胞的在线捕获,虽然细胞捕获率不高,但为进一步探索PDMS表面特异性较强的抗原、抗体等生物修饰并开发其在循环肿瘤细胞的分离和捕获方面的应用提供了良好的基础。 第四章的工作中,采用物理化学共同修饰的方法,即纳米印记技术、等离子体处理和聚合物修饰等,将生物分子透明质酸(Hyaluronic acid或hyaluronan,HA)修饰到PDMS表面,考察了HA修饰对PDMS表面改性及其对SKOV-3细胞行为的影响。基于HA与循环肿瘤细胞表面的CD44的相互作用,生物分子HA的修饰能使PDMS促进SKOV-3(?)田胞的生长,具有良好的生物相容性。本项工作为进一步探索HA修饰的微流控循环肿瘤细胞筛选和分离系统奠定了基础。
【关键词】：PDMS 纳米结构 生物分子修饰 叶酸 透明质酸 细胞培养
【学位授予单位】：浙江大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：Q26;O634.41
【目录】：

• 摘要7-9
• ABSTRACT9-11
• 第一章 绪论11-32
• 摘要11
• §1.1 引言11-12
• §1.2 PDMS表面改性方法12-18
• §1.2.1 气相处理(Gas-phase processing)12-14
• §1.2.1.1 等离子处理(Plasma treatment)12-13
• §1.2.1.2 紫外处理(UV treatment)13
• §1.2.1.3 化学气相沉积(Chemical vapor deposition,CVD)13-14
• §1.2.2 硅烷化(Silanization)14-15
• §1.2.3 层层自组装(Layer-by-layer,LBL)15-16
• §1.2.4 动态表面改性(Dynamic surface modification)16-17
• §1.2.5 接枝共聚(Graft polymerization)17-18
• §1.3 PDMS表面图案化18-20
• §1.3.1 地形图案化(Topographical patterning)18
• §1.3.2 化学图案化(Chemical patterning)18-19
• §1.3.3 基于纳米材料的图案化(Patterning with nanomaterials)19-20
• §1.4 PDMS表面生物分子修饰在生物学上的应用20-26
• §1.4.1 酶微反应器(Enzyme microreactors)20-21
• §1.4.2 免疫分析(Immunoassays)21-24
• §1.4.3 DNA杂交(DNA hybridization)24-25
• §1.4.4 细胞培养(Cell culture)25-26
• §1.5 小结26-27
• 参考文献27-32
• 第二章 叶酸修饰的纳米结构的PDMS及与细胞的相互作用32-52
• 摘要32
• §2.1 引言32-34
• §2.2 实验部分34-37
• §2.2.1 试剂与仪器34-35
• §2.2.2 实验步骤35-37
• §2.2.2.1 PDMS表面纳米结构的制备35
• §2.2.2.2 纳米结构的PDMS表面的硅烷化35
• §2.2.2.3 纳米结构的PDMS表面的叶酸修饰35
• §2.2.2.4 叶酸修饰的纳米结构的PDMS表面的表征35-36
• §2.2.2.5 细胞培养36
• §2.2.2.6 细胞培养的表征36-37
• §2.3 结果与讨论37-45
• §2.3.1 PDMS表面叶酸修饰37-39
• §2.3.239-42
• §2.3.2.2 AFM39
• §2.3.2.3 接触角的测量39-42
• §2.3.3 细胞培养42-45
• §2.3.3.1 细胞光学图43
• §2.3.3.2 细胞SEM图43-44
• §2.3.3.3 细胞AO/PI染色44
• §2.3.3.4 细胞计数44
• §2.3.3.5 MTT44-45
• §2.4 小结45-47
• 参考文献47-52
• 第三章 叶酸修饰的PDMS微流控芯片的制作及对癌细胞的捕获52-59
• 摘要52
• §3.1 引言52-53
• §3.2 实验部分53-55
• §3.2.1 试剂与仪器53
• §3.2.2 实验步骤53-55
• §3.2.2.1 SU-8硅阳模的制作53
• §3.2.2.2 PDMS通道表面壳聚糖和叶酸的修饰53-54
• §3.2.2.3 PDMS-PDMS芯片的制作54
• §3.2.2.4 细胞在通道中的捕获54-55
• §3.3 实验结果和讨论55-56
• §3.3.1 PDMS-PDMS微流控芯片的制作55-56
• §3.3.2 HeLa细胞捕获的初步试验56
• §3.4 小结56-57
• 参考文献57-59
• 第四章 透明质酸修饰的纳米结构的PDMS及与细胞的相互作用59-68
• 摘要59
• §4.1 引言59-60
• §4.2 实验部分60-62
• §4.2.1 试剂与仪器60-61
• §4.2.2 实验步骤61-62
• §4.2.2.1 PDMS表面纳米结构的制备61
• §4.2.2.2 纳米结构的PDMS表面的HA修饰61
• §4.2.2.3 HA修饰的纳米结构的PDMS表面的表征61
• §4.2.2.4 细胞培养61-62
• §4.3 结果与讨论62-65
• §4.3.1 接触角的测量62-64
• §4.3.2 细胞培养64-65
• §4.4 小结65-66
• 参考文献66-68
• 致谢68-69
• 攻读硕士学位期间所完成的论文69-71

【共引文献】

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本文编号：402510