电化学传感器在细胞活性氧检测及生物学效应研究中的应用

发布时间：2017-05-09 18:01

  本文关键词：电化学传感器在细胞活性氧检测及生物学效应研究中的应用，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：活性氧是生物体内一类非常不稳定的含氧化合物的总称,是有氧代谢过程中形成的正常产物。正常情况下在生物体内细胞代谢需要活性氧,但是当机体氧化还原平衡失调时活性氧产生增多,导致细胞损伤,引起机体病变。目前活性氧的检测方法通常采用传统方法间接评价活性氧水平,这种方法具有耗时、检测费用高等不足。随着生物学的快速发展,生物电化学传感器作为化学传感器中研究最早、最深入的一个分支、它具有检测特异性强、便捷、费用低等优点。电化学传感器用于生物分子的分析检测对获取生命过程中的化学与生物信息、了解生物分子及其结构与功能的关系、阐述生命活动的机理以及对疾病的有效诊断与治疗都发挥了十分重要的意义。由于细胞中活性氧自由基产生过多会破坏细胞内的氧化还原平衡,最终导致细胞的凋亡和死亡,因此在本论文中选用肿瘤小分子抑制剂(PLX4032)和紫外光诱导细胞释放活性氧自由基。我们首次选用电化学生物传感器对活性氧自由基进行定量检测,活性氧电化学传感器对分析细胞氧化损伤引起细胞凋亡的机理提供了一种新的方法,它在抗肿瘤和抗氧化药物的的高通量筛选方面具有潜在的应用价值。主要研究结果如下：1.超氧阴离子和一氧化氮参与小分子抑制剂威罗菲尼对黑色素瘤细胞的杀伤维罗菲尼(PLX4032)作为一种新型有效的BRAFV600E抑制剂,是美国食品及药品管理局批准的用于治疗黑色素瘤的新药,可以抑制RAS/MEK/ERK信号通路控制细胞的增殖,然而PLX4032抑制肿瘤生长时细胞氧化水平的作用还没有人研究报道。我们首次应用电化学传感器成功的监测到PLX4032治疗黑色素瘤细胞后,02·-与NO的释放增加,PLX4032能够特异性的刺激具有BRAFV600E突变的A375黑色素瘤细胞产生O2·-和NO,并利用传统的荧光方法对该结果进行了验证。此外,我们还发现PLX4032刺激细胞释放的活性氧能够降低黑色素瘤A375细胞的线粒体膜电位,并最终导致细胞损伤。综述实验结果可以得出的结论是PLX4032能够抑制对PLX4032敏感黑色素瘤细胞的生长,线粒体膜电位的下降,进而引起细胞凋亡2.生育酚和圣草酚对抗紫外光辐照引起细胞损伤的机理紫外线照射损伤人体的免疫系统刺激皮肤细胞产生的自由基与皮肤癌有关。超氧阴离子(O2·-)是一种重要的活性氧自由基它参与紫外光照射诱导的皮肤细胞氧化损伤。在这个工作中我们制备了单壁碳纳米管、核糖核苷酸和磷酸锰纳米复合材料生物传感器,实现了在不同的紫外光照射下对黑色素瘤细胞产生的02·-浓度的检测。通过电化学传感器检测抗氧化药物生育酚和圣草酚处理皮肤细胞后O2·-的释放水平验证抗氧化药物的有效抗氧化作用。电化学传感器通过电流值的变化对O2·-浓度进行量化,实验结果表明：对于黑色素瘤细胞,生育酚能够有效清除UVA照射产生的超氧阴离子,而对于UVB照射产生的02·-具有较弱的清除能力；然而,圣草酚抗氧化作用情况与维生素相反,圣草酚可以有效的清除UVB照射产生的O29-,对于UVA照射产生的O2·-具有较弱的清除能力。因此,非标记电化学传感器可以检测自由基并有望用于抗氧化药物的筛选。
【关键词】：活性氧 肿瘤细胞 电化学生物传感器 循环伏安法 超氧阴离子
【学位授予单位】：西南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TP212.2;R917
【目录】：

• 中文摘要6-8
• ABSTRACT8-11
• 第1章 绪论11-27
• 1.1 活性氧简述11-21
• 1.1.1 活性氧的产生和性质11-14
• 1.1.2 活性氧对机体的危害14-16
• 1.1.3 活性氧的清除16-17
• 1.1.4 活性氧的检测17-21
• 1.2 活性氧及细胞损伤21-22
• 1.3 生物电化学传感器22-24
• 1.3.1 生物电化学传感器的发展22-23
• 1.3.2 生物电化学传感器的应用23
• 1.3.3 生物电化学传感器的发展趋势23-24
• 1.4 本论文的选题依据及研究思路24-27
• 第2章 超氧阴离子和一氧化氮参与小分子抑制剂威罗菲尼对黑色素瘤细胞的杀伤27-39
• 2.1 引言27-28
• 2.2 实验部分28-31
• 2.2.1 材料与试剂28
• 2.2.2 仪器28
• 2.2.3 细胞生长能力与毒性实验28-29
• 2.2.4 电化学传感器检测O_2~(·-)和NO水平29-30
• 2.2.5 细胞氧化应激与线粒体膜电位的荧光分析30
• 2.2.6 统计分析30-31
• 2.3 结果与讨论31-38
• 2.3.1 PLX4032诱导的细胞生长抑制31
• 2.3.2 电化学传感器监测A375和MV3细胞时O_2~(·-)和NO的释放31-35
• 2.3.3 荧光法检测细胞内O_2~(·-)和NO水平35-36
• 2.3.4 O_2~(·-)和NO水平的上升与PLX4032诱导细胞的氧化损伤的关系36-38
• 2.4 结论38-39
• 第3章 生育酚和圣草酚对抗紫外光辐照引起细胞损伤的机理39-53
• 3.1 引言39-40
• 3.2 实验部分40-43
• 3.2.1 试剂40
• 3.2.2 装置40-41
• 3.2.3 电化学检测细胞释放的O_2~(·-)41-42
• 3.2.4 超氧阴离子自由基荧光染色42
• 3.2.5 细胞生存能力实验42-43
• 3.2.6 统计学分析43
• 3.3 结果与讨论43-52
• 3.3.1 非标记电化学传感器量化紫外光诱导黑色素瘤细胞产生的O_2~(·-)43-44
• 3.3.2 HaCaT和A375细胞在紫外光照射下的生长能力44-45
• 3.3.3 生育酚可以减少紫外线诱导黑色素瘤细胞产生的O2_2~(·-)45-48
• 3.3.4 电化学传感器预测生育酚在细胞成活能力中的保护作用48-50
• 3.3.5 对紫外线诱导细胞氧化损伤时不同检测方法比较50-52
• 3.4 结论52-53
• 第4章 主要结论、创新点及研究展望53-55
• 4.1 主要结论53
• 4.1.1 研究了超氧阴离子和一氧化氮参与小分子抑制剂威罗菲尼对黑色素瘤细胞的杀伤53
• 4.1.2 明确了生育酚和圣草酚对抗紫外光辐照引起细胞损伤的机理53
• 4.2 创新点53-54
• 4.3 研究展望54-55
• 参考文献55-69
• 发表论文与科研成果69-71
• 致谢71

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前2条

1 ;Role of oxidative stress in the apoptosis of hepatocellular carcinoma induced by combination of arsenic trioxide and ascorbic acid[J];Acta Pharmacologica Sinica;2006年08期

2 ;Molecular mechanisms of polypeptide from Chlamys farreri protecting HaCaT cells from apoptosis induced by UVA plus UVB[J];Acta Pharmacologica Sinica;2007年07期

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本文编号：352984