基于磁性/荧光复合纳米材料和微流控芯片的循环肿瘤细胞检测应用
发布时间：2020-12-10 04:19
恶性肿瘤严重威胁人类的生命健康,现代社会谈癌色变。因此,肿瘤的早期诊疗对癌症治疗和生命挽救,有着至关重要的意义。在早期检测中循环肿瘤细胞(CTCs)作为液体活检标志物,有着广泛的适用性和研究意义。目前CTCs检测主要基于磁性分离和微流控芯片分选展开,捕获效率和捕获纯度仍待提高,同时其他功能也应在后续的发展中加以考虑补充;另一方面在肿瘤的早期检测中,肿瘤特异性标志物,在临床检测中有着重要的应用价值,其检测灵敏度等方面也有待完善。本论文从循环肿瘤细胞及肿瘤标志物出发,分别设计制备了磁性/荧光复合纳米材料,硅纳米线阵列,二氧化钛反蛋白石结构及上转换发光纳米晶/光子晶体增强荧光薄膜,期以对这些检测中存在的不足进行完善和提出新的解决思路。取得了如下成果:[1]针对循环肿瘤细胞捕获存在的捕获效率低,尤其是捕获纯度不足的问题,采用硅纳米线阵列结构微流控芯片结合磁性复合纳米材料,对循环肿瘤细胞进行捕获。应用该捕获装置在2 m L/h的流速下,在血液样品中实现了82%的捕获率。同时,提高了循环肿瘤细胞的捕获纯度,达到了90%的捕获纯度。在磁性复合纳米材料的作用下,不仅实现捕获监测辅助,还利用载入的光敏剂...
【文章来源】：吉林大学吉林省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：71 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
CTCs的产生过程及其在癌症转移中的角色参与[1]
基于循环肿瘤细胞的物理差异，如尺寸差异分离，密度分离，介电泳分离，流体动力分离，在微流控芯片的通道上设计不同分离通道，对 CTCs 实施筛选分离[21,22]。（1）在磁性方面的工作，最早展开循环肿瘤细胞分离是 CellSearch 商业系统。CellSearch 是通过美国食品药品管理局 FDA 批准应用到临床肿瘤检测的CTCs 检测手段，并面向商业应用，对于乳腺癌，肺癌，直肠癌等都有临床应用。CellSearch 设备包含免疫磁性纳米粒子以及后续分析系统。图 1-2 为 CellSearch系统的分离工作原理，CTCs 通过 EpCAM 与纳米磁珠连接，并从无标记的血细胞中成功地分离。半自动化的显微镜系统可以对样品进行扫描并且对后期数据获取分析。基于 CellSearch 对 CTCs 开展了关于 CTCs 数量与肿瘤患者幸存率之间的工作。然而 CellSearch 受到 EpCAM 表达的限制，并且不利于对被捕获 CTCs的再释放培养以及后续的分析方面的限制[23,24]。
第一章 绪论分离的后续发展工作更多关注于如何通过磁性材料更好的受力而实现分离，从而提高捕获效率。这时候循环肿瘤管分离转向芯片分离，这个分离过程可以实现更多控制。流体环境中，靶细胞受到外界的磁力(Fmag)，同时受到流（Fbuo）以及自身重力(G)的作用（如图 1-3 所示）。F整个体系下最主要决定的就是 Fmag与 Fdrag。Fdrag受到流体数（捕获空间中的长，宽，高）的影响，而 Fmag的作用磁感应强度，与捕获基底之间的作用厚度，分离磁珠的磁胞之间的连接效率。所以在磁性捕获过程中提高磁场密度而减小厚度都是可以改善磁性捕获效率的方法[25,26]。
【参考文献】：
期刊论文
[1]表面微纳米结构对细胞的影响[J]. 彭荣,丁建东. 东南大学学报(医学版). 2011(01)
博士论文
[1]稀土上转换纳米晶发光的局域电磁场调控与应用探索[D]. 殷泽.吉林大学 2017
[2]基于功能化纳米材料和微流控芯片的循环肿瘤细胞检测[D]. 黄琴琴.武汉大学 2016
[3]基于上转换纳米晶FRET的生物检测和PDT应用研究[D]. 宋凯.中国科学院研究生院（长春光学精密机械与物理研究所） 2010
硕士论文
[1]上转换和磁性多功能复合纳米材料及其生物应用[D]. 徐诗函.吉林大学 2016
[2]基于纳米材料的生物传感新方法的研究[D]. 谭云.湖南大学 2015
[3]上转换纳米材料的合成及其在生物传感方面的应用[D]. 朱浩.南京大学 2015
[4]多尺度金纳米粒子的可控生长、二氧化硅包覆及其催化性能研究[D]. 王浩宇.哈尔滨工业大学 2013
本文编号：2908071
【文章来源】：吉林大学吉林省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：71 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
CTCs的产生过程及其在癌症转移中的角色参与[1]
基于循环肿瘤细胞的物理差异，如尺寸差异分离，密度分离，介电泳分离，流体动力分离，在微流控芯片的通道上设计不同分离通道，对 CTCs 实施筛选分离[21,22]。（1）在磁性方面的工作，最早展开循环肿瘤细胞分离是 CellSearch 商业系统。CellSearch 是通过美国食品药品管理局 FDA 批准应用到临床肿瘤检测的CTCs 检测手段，并面向商业应用，对于乳腺癌，肺癌，直肠癌等都有临床应用。CellSearch 设备包含免疫磁性纳米粒子以及后续分析系统。图 1-2 为 CellSearch系统的分离工作原理，CTCs 通过 EpCAM 与纳米磁珠连接，并从无标记的血细胞中成功地分离。半自动化的显微镜系统可以对样品进行扫描并且对后期数据获取分析。基于 CellSearch 对 CTCs 开展了关于 CTCs 数量与肿瘤患者幸存率之间的工作。然而 CellSearch 受到 EpCAM 表达的限制，并且不利于对被捕获 CTCs的再释放培养以及后续的分析方面的限制[23,24]。
第一章 绪论分离的后续发展工作更多关注于如何通过磁性材料更好的受力而实现分离，从而提高捕获效率。这时候循环肿瘤管分离转向芯片分离，这个分离过程可以实现更多控制。流体环境中，靶细胞受到外界的磁力(Fmag)，同时受到流（Fbuo）以及自身重力(G)的作用（如图 1-3 所示）。F整个体系下最主要决定的就是 Fmag与 Fdrag。Fdrag受到流体数（捕获空间中的长，宽，高）的影响，而 Fmag的作用磁感应强度，与捕获基底之间的作用厚度，分离磁珠的磁胞之间的连接效率。所以在磁性捕获过程中提高磁场密度而减小厚度都是可以改善磁性捕获效率的方法[25,26]。
【参考文献】：
期刊论文
[1]表面微纳米结构对细胞的影响[J]. 彭荣,丁建东. 东南大学学报(医学版). 2011(01)
博士论文
[1]稀土上转换纳米晶发光的局域电磁场调控与应用探索[D]. 殷泽.吉林大学 2017
[2]基于功能化纳米材料和微流控芯片的循环肿瘤细胞检测[D]. 黄琴琴.武汉大学 2016
[3]基于上转换纳米晶FRET的生物检测和PDT应用研究[D]. 宋凯.中国科学院研究生院（长春光学精密机械与物理研究所） 2010
硕士论文
[1]上转换和磁性多功能复合纳米材料及其生物应用[D]. 徐诗函.吉林大学 2016
[2]基于纳米材料的生物传感新方法的研究[D]. 谭云.湖南大学 2015
[3]上转换纳米材料的合成及其在生物传感方面的应用[D]. 朱浩.南京大学 2015
[4]多尺度金纳米粒子的可控生长、二氧化硅包覆及其催化性能研究[D]. 王浩宇.哈尔滨工业大学 2013
本文编号：2908071
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