双功能细胞迁移小室微器件的构建及其在肿瘤生物学研究中的应用

发布时间：2017-10-10 10:19

  本文关键词：双功能细胞迁移小室微器件的构建及其在肿瘤生物学研究中的应用

  更多相关文章： 细胞迁移 电化学传感器 活性氧 细胞因子

【摘要】：细胞迁移是一个多步性、周期性的生理和化学过程,包括突出物的伸展、突出物前缘附近粘附物的形成、细胞体向前移动、粘附因子的释放和细胞后方的撤回等过程。在生理过程和病理过程中,尤其肿瘤转移过程中是一个关键的细胞功能。为此,近年来国内外在细胞迁移方面已经做了大量的研究。然而,大量的研究方法仍然停留在传统的方法上,未能实现对细胞迁移过程中产生的重要生物化学分子进行实时监测。本工作中,首次制作了一种集成电化学传感器的细胞迁移小室微器件,实时灵定量检测细胞迁移过程中释放的生物化学分子,并探究肿瘤细胞与免疫细胞的作用。该器件包含了两部分:电化学生物传感器和细胞迁移室,这种双模块细胞迁移平台能够同时实时研究细胞分泌物和细胞功能,检测生物化学分子进而分析探讨细胞活动性和细胞迁移的可能性机理。检测的生物化学分子包括活性氧(过氧化氢,H_2O_2)和细胞因子(干扰素-γ,IFN-γ),通过记录分析相应的数据来探讨过氧化氢的产生与肿瘤细胞迁移的相关性,体外评估抗肿瘤免疫水平。该器件为生物医学研究细胞功能提供了一种新型的方法,解决了实时检测生物分子这一问题。本论文的主要工作和结果归纳如下:1.构建细胞迁移小室微器件实现实时检测肿瘤细胞迁移过程中释放的H_2O_2本工作中,合成多层碳纳米管/石墨烯/二氧化锰纳米复合物,并用于功能化修饰电极以检测在生长因子浓度梯度诱导下肿瘤细胞迁移过程中所产生、释放的过氧化氢。研究的肿瘤细胞包括:黑色素瘤A375细胞、喉癌HEp-2细胞和肝癌Hep G2细胞。在生长因子趋向性的情况下检测到A375、HEp-2和Hep G2细胞释放过氧化氢的最高浓度分别是(130±1.3)n M,(70±0.7)n M和(63±0.7)n M。相应的细胞迁移率为(98±6)%、(38±4)%和(32±3)%。该工作首次实现了实时分析肿瘤细胞迁移过程中过氧化氢的动态水平变化,利用极少样品,监控H_2O_2的释放及变化量,探讨细胞活动性并分析细胞迁移的可能性机理。2.检测免疫细胞在肿瘤抗原刺激下释放的IFN-γ应用设计的双模型器件检测免疫细胞释放的IFN-γ,研究肿瘤细胞与免疫细胞的作用,体外评估抗肿瘤免疫水平。应用适配体传感器对IFN-γ灵敏性检测(LOD=2.45pg/ml),定量检测人类急性白血病单核细胞THP-1和巨噬细胞RAW264.7在脂多糖LPS和肝癌细胞Hep G2的刺激下产生的IFN-γ。研究发现,免疫细胞与肿瘤细胞共培养比脂多糖LPS刺激其释放的IFN-γ浓度更高。另外,应用双模型装置实时检测肿瘤细胞迁移过程中与免疫细胞作用,释放IFN-γ的量。该工作证实肿瘤细胞作为肿瘤抗原,使人类急性白血病单核细胞THP-1和巨噬细胞RAW264.7活化,释放IFN-γ。综上所述,H_2O_2传感和IFN-γ适配体传感的电化学性能优良,可实时检测细胞迁移过程中释放的小分子、随时检测肿瘤细胞与免疫细胞作用产生的干扰素。实验证实在细胞迁移过程中会产生过氧化氢,采用所需样品量少的双模型器件,通过细胞迁移平台同时研究了过氧化氢的产生和细胞功能。采用双模型器件研究肿瘤细胞与免疫细胞共培养,检测免疫细胞释放的干扰素。研究结果表明,肿瘤细胞作为肿瘤抗原,使免疫细胞活化,释放IFN-γ。
【关键词】：细胞迁移 电化学传感器 活性氧 细胞因子
【学位授予单位】：西南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：R730.2
【目录】：

• 摘要7-9
• Abstract9-11
• 第1章 文献综述11-21
• 1.1 芯片实验室的概述11-12
• 1.1.1 芯片实验室的含义11
• 1.1.2 芯片实验室的制作及特点11-12
• 1.1.3 芯片实验室对肿瘤生物学研究的影响12
• 1.2 细胞释放活性氧小分子的概述12-14
• 1.2.1 ROS的产生12-13
• 1.2.2 ROS的生理作用13-14
• 1.2.3 ROS的研究意义14
• 1.3 细胞释放细胞因子的概述14-16
• 1.3.1 细胞因子的产生14-15
• 1.3.2 细胞因子的生理作用[17]15
• 1.3.3 细胞因子的研究意义15-16
• 1.4 细胞迁移的概述16-17
• 1.4.1 细胞迁移的含义16
• 1.4.2 细胞迁移的生理作用16-17
• 1.4.3 细胞迁移的研究意义17
• 1.5 电化学传感的概述17-21
• 1.5.1 电化学传感的含义18
• 1.5.2 电化学传感的分类18-21
• 第2章 绪论21-23
• 2.1 研究目的21
• 2.2 研究内容21-23
• 第3章 实验材料与方法23-27
• 3.1 实验材料、试剂与仪器23-25
• 3.1.1 实验用细胞种类23
• 3.1.2 实验试剂23-25
• 3.1.3 实验仪器25
• 3.2 实验方法25-27
• 3.2.1 细胞的培养25-26
• 3.2.2 ITO电极的制备26
• 3.2.3 传感定量检测26
• 3.2.4 细胞染色26-27
• 第4章 构建细胞迁移小室器件实现实时检测肿瘤细胞迁移过程中释放的H_2O_227-43
• 4.1 引言27-28
• 4.2 实验步骤28-31
• 4.2.1 双模型器件的设计和制备28-29
• 4.2.2 用于H_2O_2分析的电化学器件29-30
• 4.2.3 用完全组装的器件定量检测细胞迁移过程中产生的H_2O_230-31
• 4.3 统计分析31
• 4.4 结果与分析31-41
• 4.4.1 组装器件的电化学表征31-33
• 4.4.2 电化学器件定量检测细胞迁移过程中产生的H_2O_233-41
• 4.5 本章小结41-43
• 第5章 检测免疫细胞在肿瘤抗原刺激下释放的IFN-γ43-53
• 5.1 引言43-44
• 5.2 实验步骤44-47
• 5.2.1 实验原理44-45
• 5.2.2 IFN-γ适配体传感的制备45
• 5.2.3 双模型器件的制备45-46
• 5.2.4 IFN-γ的电化学定量检测46
• 5.2.5 免疫细胞释放IFN-γ的检测46-47
• 5.3 结果与分析47-52
• 5.3.1 AuNPs修饰ITO电极表征47-48
• 5.3.2 AuNPs/适配体功能化修饰ITO电极用于IFN-γ的灵敏性检测48
• 5.3.3 定量免疫细胞产生的IFN-γ48-52
• 5.4 本章小结52-53
• 第6章 总结和展望53-55
• 6.1 主要结论53
• 6.2 主要创新点53
• 6.3 展望53-55
• 参考文献55-67
• 致谢67-69
• 攻读硕士期间的科研工作69

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本文编号：1005802