多参数条件下声孔效应引发的细胞响应研究

发布时间：2020-11-23 15:57

【摘要】：超声联合微泡引起的声孔效应作为一个深具前景的技术,有助于显著提高基因或药物向细胞内的转染或输运。大量研究结果表明,声孔效应对细胞会产生复杂而全面的影响。但前人的研究大多局限于微泡声空化效应对细胞膜表层组织的影响。本论文的主要研究内容是针对不同超声作用参数和微泡—细胞参数,从实验观察和数值仿真两方面系统研究微泡声孔效应引发的细胞动态响应(细胞膜通透性提升和细胞骨架解聚)的影响。在此基础上获得的研究成果有助于进一步深入理解微泡声孔效应引发细胞效应的作用机理和参数调控机制。本论文的实验研究所使用的HeLa细胞的α-tubulin骨架由绿色荧光蛋白(GFP)标记,并根据碘化丙啶(PI)的跨膜输运情况来实时监测细胞膜穿孔程度。将细胞和微泡混溶于PI溶液的环境中,利用中心频率为1MHz的聚焦超声换能器对其进行脉冲超声辐照,并利用荧光显微镜观察HeLa细胞的α-tubulin骨架的解聚和细胞膜穿孔现象。同时,基于边界元方法(BEM)对微泡—细胞相互作用的动态过程进行理论模拟,基于此研究微泡声孔效应引发细胞响应的物理机制。实验观察和数值仿真的结果都表明,通过提高驱动声压或者减小微泡—细胞间距,可以显著增强由声孔效应导致的细胞响应,加剧细胞膜穿孔和细胞骨架解聚程度。因此,通过选择最佳的微泡—细胞作用距离或更好地控制驱动声压大小,可在微泡声孔效应的应用过程中获得更好的基因/药物传输的效果。
【学位授予单位】：南京大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：O426
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 引言
    1.1 声孔效应研究历史
    1.2 声孔效应引起的生物效应
    1.3 细胞微泡动态响应的仿真研究
    1.4 多参数条件下的微泡声孔效应
    1.5 本文主要研究工作
第二章 多参数条件下微泡声孔效应的仿真研究
    2.1 理论模型
        2.1.1 超声作用下微泡动力学响应
        2.1.2 细胞特性建模
        2.1.3 边界元（BEM）模型
    2.2 仿真结果和讨论
    2.3 小结
第三章 多参数条件下声孔效应引发的细胞响应的实验研究
    3.1 实验方法
        3.1.1 细胞培养
        3.1.2 实验系统
        3.1.3 荧光显微镜观察
        3.1.4 荧光图像分析
    3.2 结果与讨论
        3.2.1 声孔效应引起的细胞响应
        3.2.2 不同声压和微泡—细胞距离下细胞响应的荧光观察
        3.2.3 不同声压和微泡—细胞距离下的细胞响应定量分析
        3.2.4 讨论
    3.3 小结
第四章 总结与展望
参考文献
硕士阶段发表论文
致谢

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本文编号：2894762