包埋功能化纳米纤维的微流控芯片用于癌细胞的捕获研究

发布时间：2017-12-20 06:38

  本文关键词：包埋功能化纳米纤维的微流控芯片用于癌细胞的捕获研究　出处：《东华大学》2017年硕士论文　论文类型：学位论文

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【摘要】：循环肿瘤细胞(Circulating Tumor Cells,CTCs)是癌症发生、发展的关键环节,是肿瘤远端转移的标志。近年来,CTCs检测已成为临床研究的热点,并且检测技术不断提高。其中,微流控芯片由于具有微尺度、易集成和易于流体的操控等诸多优势,非常适于细胞的分选和捕获,被越来越多的研究者应用于CTCs分选。此外,纳米纤维膜由于具有极大的比表面积和特异的拓扑结构非常易于细胞的粘附,在细胞捕获领域也颇受关注。将纳米纤维膜与微流控芯片相结合,有望综合两种技术的优势,实现CTCs的高效捕获。本工作以包埋纳米纤维膜的微流控芯片为平台,用叶酸(Folic acid,FA)和透明质酸(Hyaluronic acid,HA)为代表的靶向配体,对肿瘤细胞进行特异性捕获,并以人口腔表皮样癌细胞KB和人宫颈癌细胞He La为模型对该平台的细胞捕获效果进行了评价。结果显示,该平台具有较好的肿瘤细胞捕获效果,有望成为一种新的CTCs捕获技术应用于肿瘤的早期诊断。在本课题组的前期工作中,已经以树状大分子为媒介,在醋酸纤维素纳米纤维表面修饰FA和HA,并在静态条件下实现了肿瘤细胞的特异性捕获。在前期工作的基础上,本工作集成了微流控芯片和纳米纤维膜,并在动态条件下对肿瘤细胞进行捕获。利用模型细胞,针对芯片长度、纳米纤维膜厚度、流速等因素进行了细胞捕获效率的优化,随后利用掺入肿瘤细胞的全血作为模型,综合评价了包埋纳米纤维的微流控芯片平台的功效。第二章主要是研究了叶酸修饰的纳米纤维在微流控通道中对癌细胞的捕获效应。首先通过计算机辅助设计软件(Auto CAD)设计出微流体芯片结构,然后通过光刻技术在单晶硅片上制作得到SU-8微流控芯片模具,最后通过翻模技术制备出PDMS微流控芯片。同时利用静电纺丝技术制备出聚乳酸-聚羟基乙酸(PLGA)纳米纤维膜,通过一系列的EDC偶联反应将FA成功修饰到纳米纤维表面,然后使用扫描电镜、核磁、紫外可见分光光度计、荧光显微镜、接触角、傅里叶红外等检测手段对功能化的纳米纤维膜进行表征,结果显示纳米纤维形貌均匀一致,FA成功修饰到纳米纤维膜表面。随后,我们把修饰好的纳米纤维膜包埋入微流控芯片的内部,然后以叶酸受体高表达的KB细胞和低表达的L929细胞为模型,对微流控芯片特异性捕获肿瘤细胞能力进行了考察,比较了芯片长度,纤维膜厚度和流速等因素对肿瘤细胞捕获效率的影响。结果显示,捕获效率随流速增加而降低。纤维膜的厚度也会对捕获效率造成影响,捕获效率随纤维的增厚而增加。但低流速和厚纤维膜,非特异性捕获的细胞也较多。综合评价捕获效率和纯度问题,利用5 min时间纺制的纤维膜,在1 m L h-1的流速条件下捕获结果最为理想。在第三章中,我们首先通过静电纺丝技术获得形貌均匀,纤维尺寸在900 nm左右的聚乳酸-聚羟基乙酸(PLGA)纳米纤维,并通过EDC偶联反应将多氨基化合物聚乙烯亚胺(PEI)修饰到纳米纤维表面,然后以PEI为桥梁,将HA修饰到纳米纤维表面,合成出具有靶向捕获CD44受体高表达细胞的纳米纤维膜。然后和制备好的微流控芯片进行集成,把纳米纤维膜包埋入纳米纤维通道底部,利用He La细胞,在不同流速条件下对肿瘤细胞进行捕获。实验结果表明,在培养液中,随着流速的增大,细胞捕获效率降低,在较低流速下,细胞捕获率达到90%以上。然后利用裂解后红细胞的血液掺入癌细胞作为样品,对He La,KB,MCF7和A549四种癌细胞进行捕获的结果表明,该芯片对于多种癌细胞均能获得较好的捕获效果。总之,本课题研究了包埋配体功能化纳米纤维的微流控芯片对癌细胞的捕获,并获得了较好的结果,为CTCs的捕获和富集提供了新的方法,有望应用于肿瘤的早期诊断。
【学位授予单位】：东华大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：R730.4;TB383.1

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