【摘要】：癌癥對(duì)人類健康的威脅日益突出,已經(jīng)成為當(dāng)今社會(huì)的頭號(hào)致命疾病。大部分惡性腫瘤早期無(wú)明顯癥狀,等患者出現(xiàn)特異性癥狀時(shí),腫瘤往往已經(jīng)屬于晚期。國(guó)際抗癌聯(lián)盟認(rèn)為,1/3的癌癥是可以預(yù)防的,1/3的癌癥如果能早期診斷是可以治愈的。因此,發(fā)展針對(duì)惡性腫瘤的早期診斷新技術(shù)具有迫切的應(yīng)用需求,并引起了科研工作者的極大興趣。由于儀器設(shè)備的局限性及分析檢測(cè)手段的靈敏度不夠,傳統(tǒng)的單細(xì)胞分析方法往往是通過(guò)大量群體細(xì)胞計(jì)算出來(lái)的平均值,容易忽略細(xì)胞間的差異性,很難在單細(xì)胞層面揭露細(xì)胞的異質(zhì)性。越來(lái)越多的研究表明,分析單細(xì)胞異質(zhì)性的新方法對(duì)腫瘤生物學(xué)研究和靶向治療的發(fā)展有重要意義。本論文中,我發(fā)展了一種高通量方式產(chǎn)生微液滴的微流控方法。這些微液滴具有體積超小、樣品消耗量少和靈敏性高等特點(diǎn),它可使單個(gè)細(xì)胞處在一個(gè)封閉的微反應(yīng)器中,避免了細(xì)胞之間的交叉污染,為在單細(xì)胞層面探究細(xì)胞異質(zhì)性提供了一個(gè)重要的平臺(tái)。本論文的研究?jī)?nèi)容和基本框架包括如下:第一部分:簡(jiǎn)要介紹了微流控技術(shù)的特點(diǎn)、微流控芯片的常見(jiàn)制備方法以及微流控芯片的典型應(yīng)用。該部分還著重介紹了微流控技術(shù)的一個(gè)重要分支-微流控制備液滴,包括微液滴的生成方法及其原理、如何在微通道中操控微液滴以及微液滴的應(yīng)用等。結(jié)合本論文的應(yīng)用方向,該工作選取了活性氧(Reactive oxygen species(ROS))和乳酸(Lactic acid(LA))作為細(xì)胞代謝物代表,介紹了其在細(xì)胞代謝中的重要意義。第二部分:發(fā)展了玻璃毛細(xì)管微流控裝置高通量地生成微液滴。利用生物礦化作用將辣根過(guò)氧化物酶(Horse radish peroxidase(HRP))與金團(tuán)簇(Au nanoclusters(AuNCs))結(jié)合,制備了HRP-AuNCs并封裝在微液滴內(nèi)。它可與過(guò)氧化氫(H_2O_2)發(fā)生反應(yīng),從而導(dǎo)致HRP-AuNCs的熒光猝滅�？刂萍�(xì)胞懸液濃度和分散相與連續(xù)相的流速比,可以最大概率的在每個(gè)液滴中包封1-2個(gè)細(xì)胞。通過(guò)液滴熒光變化,可以高靈敏地檢測(cè)單個(gè)細(xì)胞分泌的H_2O_2含量。該實(shí)驗(yàn)方法具有很高的靈敏性和特異性。在此基礎(chǔ)上,我們?cè)趩渭?xì)胞水平上定量分析比較了腫瘤細(xì)胞和正常組織細(xì)胞在分泌H_2O_2方面的差異。第三部分:由于“Warburg效應(yīng)”,腫瘤組織通常處在微酸性環(huán)境中,這與腫瘤細(xì)胞傾向于產(chǎn)生分泌乳酸有關(guān)。本論文設(shè)計(jì)了一個(gè)在微液滴內(nèi)利用乳酸脫氫酶(Lactic dehydrogenase(LDH))的作用,可發(fā)生針對(duì)乳酸的分子反應(yīng):乳酸+氧化性輔酶I(Nicotinamide adenine dinucleotide(NAD~+))?丙酮酸(Pyruvic acid(PA))+還原性輔酶I(reduced nicotinamide adenine dinucleotide(NADH))+H~+。由于NADH在激光照射下可發(fā)出特征藍(lán)色熒光,從而可以在微液滴中靈敏檢測(cè)單個(gè)細(xì)胞分泌的乳酸分子含量。本論文還成功合成了海藻酸鈣微凝膠,并嘗試了將兩種酶NAD~+和LDH固定在微凝膠內(nèi)部,從而實(shí)現(xiàn)單個(gè)惡性腫瘤細(xì)胞分泌乳酸的靈敏檢測(cè)。對(duì)本論文工作的簡(jiǎn)要總結(jié),我們利用微液滴技術(shù)從細(xì)胞代謝方面探究了單個(gè)腫瘤細(xì)胞與正常組織細(xì)胞的差異性,并定量檢測(cè)其分泌H_2O_2和乳酸分子的含量,這方面的進(jìn)一步研究有可能為腫瘤疾病的早期診斷和預(yù)防提供新的工具和平臺(tái)。
【圖文】：

微液滴生物傳感器在單細(xì)胞水平研究腫瘤細(xì)胞代謝的應(yīng)用 第一章進(jìn)行更精確的溫度控制[25]。（4）低成本和高度集成化。由于微小液體體積的操控以及許多不同功能單元的高度集成，微流控芯片變得極其微小和緊湊（其尺寸可達(dá)到毫米大�。@也使得大量平行化實(shí)驗(yàn)和高通量分析成為可能。例如，通過(guò)使用微流控篩選技術(shù)，，超過(guò)一千萬(wàn)的適配體序列被快速檢測(cè)出來(lái)并使得序列庫(kù)得到極大豐富[35]。跟傳統(tǒng)的大型檢測(cè)儀器相比，微流控芯片制作成本低、攜帶方便并且可方便地在檢測(cè)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)檢測(cè)。當(dāng)一次性芯片大批量生產(chǎn)時(shí)，其制造成本根據(jù)芯片大小甚至可低至1-3 美分不等[36]。（5）高度靈敏性。微流控裝置有著較小的長(zhǎng)度和寬度范圍，因此，其中的流體有著較大的比表面積。微流控結(jié)構(gòu)中巨大的比表面積可用來(lái)加快質(zhì)量和熱量的轉(zhuǎn)移速率。此外，通過(guò)增加與樣品的接觸面積，可極大地增強(qiáng)敏感元件的靈敏度。

5描繪了在 PDMS 材料中制造封閉的微通道的片的應(yīng)用數(shù)的應(yīng)用熒光激活細(xì)胞分選是一種常用的強(qiáng)大分析技，微顆粒）的總體數(shù)量可被檢測(cè)出來(lái)。它的診斷、細(xì)菌分析以及臨床血液學(xué)診斷。通常對(duì)細(xì)胞進(jìn)行標(biāo)記，用于細(xì)胞特征和屬性的相學(xué)特征的新技術(shù)已經(jīng)被用于細(xì)胞的篩選和研穩(wěn)定性較好的半導(dǎo)體聚合物點(diǎn)，它在紫外光狀態(tài)的可逆轉(zhuǎn)換，從而用于某些貼壁細(xì)胞的篩
【學(xué)位授予單位】：蘇州大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TP212.3;R73-3

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前2條

1 陳九生;蔣稼歡;;微流控液滴技術(shù):微液滴生成與操控[J];分析化學(xué);2012年08期

2 ;Reactive oxygen species: A double-edged sword in oncogenesis[J];World Journal of Gastroenterology;2009年14期

本文編號(hào)：2666647