【摘要】：目的：運用交流電阻技術測量正常人胃上皮細胞（GES-1）和人胃癌細胞（MGC-803）的電導率-介電頻譜，構建兩種細胞介電頻譜的數(shù)學模型分析方法以及模型參數(shù)。建立胃癌細胞的數(shù)學模型和參數(shù)，探明數(shù)學模型參數(shù)與胃癌細胞病變的內(nèi)在關系，為更好地實現(xiàn)胃癌的早期檢測，掌握胃癌細胞電特性的病變機制，為進一步體內(nèi)實驗及開發(fā)具有獨立知識產(chǎn)權的篩查診斷儀器奠定實驗基礎。 方法：選用GES-1和MGC-803作為研究對象，進行體外細胞培養(yǎng)。然后，經(jīng)過吹打、制備成懸浮細胞液后，培養(yǎng)細胞變成球形形態(tài)。再通過離心方法，配制相同濃度的兩種類懸浮細胞液。在0.01MHz～100M Hz范圍內(nèi)，使用Agilent4294A阻抗分析儀分別對GES-1與MGC-803懸浮液的進行交流電阻抗測量。通過介電常數(shù)-電導率頻譜、復數(shù)平面圖、介電損耗因子頻譜、電導率虛部頻譜和介電損耗角正切頻譜等綜合分析，確定兩種細胞的介電譜特征參數(shù)，通過統(tǒng)計學的顯著性檢驗分析，比較兩種細胞之間的差別。通過Cole-Cole方程的數(shù)值計算和曲線擬合的殘差分析，觀察兩種細胞介電譜Cole-Cole參數(shù)的改變。 結果 （1） GES-01與MGC-803細胞的介電譜特性具有頻率依從性：在f=10kHz—100MHz范圍內(nèi)，隨外加電場頻率的增加，GES-1和MGC-803細胞的介電常數(shù)增量（Δε=ε-εh）減小，電導率增量（Δκ=κ-κL）增加。 （2） GES-01與MGC-803細胞介電頻譜特性具有細胞比容依賴性：在細胞比容（Hematocrit，Hct）=10%—50%范圍內(nèi)，隨細胞比容Hct的增加，最大介電常數(shù)增量（Δεmax=εL-εh）、最大電導率增量（Δκmax=κh-κL）、介電損耗因子峰值P1=ε”p(f_1)、P2=κ”p(f_2)、P3=κ”p(f_3)、介電損耗角正切峰值tgδp皆增加。 （3） GES-01與MGC-803細胞表現(xiàn)出三個介電弛豫和三個特征頻率（f_1、f_2、f_3）：GES-1細胞的三個特征頻率分別是f_1=0.276±0.075MHz，f_2=1.453±0.272MHz，f_3=11.689±2.943MHz；MGC-803細胞的三個特征頻率（f_1、f_2、f_3）分別是f_1=0.452±0.059MHz、f_2=1.3±0.103MHz、f_3=10.849±1.388MHz。 （4） GES-01與MGC-803細胞的介電頻譜行為可以通過三項式Cole-Cole數(shù)學模型進行表征，其曲線擬合誤差小于5%。 （5）當Hct同為30%時，MGC-803與GES-01相比，介電常數(shù)ε譜線沒有顯著性差異，但是電導率κ譜線明顯上移，使得κL和κh分別增加3.19%和10.32%，說明MGC-803細胞導電性能增加。介電損耗因子峰值P1降低14.89%，P2增加16.67%，第一特征頻率fC1增加28%，第二特征頻率fC2增加41.38%，第3特性頻率f_3無統(tǒng)計學意義。結論 （1）胃癌細胞和正常人胃上皮細胞介電行為具有三個特征：頻率依賴性，即介電常數(shù)增量和電導率增量隨外加電場頻率發(fā)生變化；細胞比容依存性，即當細胞比容Hct增加時，Δε和Δκ隨之增加；介電弛豫具有3個特征頻率（f_1、f_2、f_3），f_1來源于細胞膜，f_2來源于細胞核膜，f_3來源于細胞核仁； （2）胃癌細胞與正常人胃上皮細胞相比導電性能增加表現(xiàn)為κL和κh增加；特征頻率的變化表現(xiàn)為第一特征頻率fC1和第二特征頻率fC2的增大； （3）胃癌細胞介電頻譜行為的Cole-Cole數(shù)學模型及其參數(shù)的建立，為胃癌相關性疾病的電學特性研究，提供了新的研究手段和評價指標。
【圖文】：

測量池取出的 MGC-803 細胞樣本，取微以 12 000 rpm，離心 5 min，并記入細胞±1）℃下，4294A 型阻抗分析儀開機預上細胞測量的夾具，使用 0.1mol/l KCL 率范圍內(nèi)取 80 個頻率點，設定交流激勵樣本的電容 C 和電導 G，每個頻率點自動見圖 2-1，測量電極主要由透明的有機玻，，在測量電極上方有一微型進樣孔。電極5mm，容積約 0.4 ml。

Hct=40.34 ％ 、 Hct=29.67 ％ 、 Hct=24.24 ％ 、 Hct=20.64 ％ 、 Hct=16.73 ％ 的GES-1 細胞懸浮液。在圖3.1表示介電常數(shù)增量（Δε=ε-εh）與電場頻率f的關系曲線。在f =0.01 MHz～100 MHz范圍，介電常數(shù)增量（Δε=ε-εh）隨頻率增加，由高向低變化，最終趨于零。在f = 0.01MHz～5MHz范圍，隨細胞比容Hct的增加，介電常數(shù)增量（Δε=ε-εh）隨之增加，表明此頻段介電常數(shù)增量Δε可以反映細胞比容的變化[16]；在f =5MHz～100MHz范圍，介電常數(shù)增量Δε基本不隨細胞比容Hct的增加發(fā)生變化。
【學位授予單位】：寧波大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2013
【分類號】：R735.2

【參考文獻】

相關期刊論文 前7條

1 廖琪梅;董秀珍;付峰;陳廣生;閻艷;張聚良;凌瑞;漆家學;郭青霞;;乳腺癌浸潤部位對其電阻抗頻譜特性影響的研究[J];航天醫(yī)學與醫(yī)學工程;2007年04期

2 廖琪梅;徐玉喬;董秀珍;付峰;漆家學;陳廣生;張聚良;王廷;;乳腺癌及周圍組織電阻抗頻譜特性與其病理學特征的研究[J];生物醫(yī)學工程與臨床;2008年04期

3 王侃;董秀珍;付峰;廖琪梅;劉銳崗;;基于電阻抗掃描的乳腺組織阻抗頻譜特性測量實驗[J];生物物理學報;2008年06期

4 孫秀娣,牧人,周有尚,戴旭東,張思維,皇甫小梅,孫杰,李連弟,魯鳳珠,喬友林;中國胃癌死亡率20年變化情況分析及其發(fā)展趨勢預測[J];中華腫瘤雜志;2004年01期

5 馬青,渡邊牧夫,洲崎敏伸;應用Cole-Cole公式分析蛙血液細胞介電譜[J];中國生物醫(yī)學工程學報;2003年04期

6 王力;馬青;陳林;宮宇;豐明俊;;人血液介電譜Cole-Cole數(shù)學模型的解析[J];中國生物醫(yī)學工程學報;2010年02期

7 宮宇;沈斌;陳林;方云;馬青;;模擬失重對大鼠血液電阻抗譜影響的實驗研究[J];中國生物醫(yī)學工程學報;2012年06期

本文編號：2560959