【摘要】：針對(duì)單個(gè)細(xì)胞分析是分析化學(xué)和生物醫(yī)學(xué)等多學(xué)科之間滲透發(fā)展形成的跨學(xué)科前沿領(lǐng)域,因其廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域而得到了大批學(xué)者的重視。細(xì)胞是生命體組成的基本單元,可有效反映生物的功能和狀態(tài)。傳統(tǒng)細(xì)胞生理特征分析多數(shù)是在細(xì)胞群體的基礎(chǔ)上進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析,而沒(méi)有重視細(xì)胞個(gè)體的差異,從而忽視了細(xì)胞的重要信息。而傳統(tǒng)單細(xì)胞水平上的生理特性分析方法測(cè)量手段單一,并且檢測(cè)流程繁瑣。本文針對(duì)單個(gè)活細(xì)胞,完成多種生理特性測(cè)量以及細(xì)胞定位操縱的任務(wù),設(shè)計(jì)機(jī)器人納米操縱系統(tǒng)。原子力顯微鏡是納米科技領(lǐng)域的重要研究工具,具有高效、精準(zhǔn)、靈活的特點(diǎn),廣泛應(yīng)用于生物醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域。本文基于原子力顯微鏡技術(shù),設(shè)計(jì)并搭建機(jī)器人納米操縱平臺(tái),完成對(duì)系統(tǒng)控制程序的開(kāi)發(fā),進(jìn)行單個(gè)活細(xì)胞的生理特性研究,拓展本系統(tǒng)的應(yīng)用功能。針對(duì)AFM掃描范圍小的弊端,開(kāi)發(fā)大面積掃描功能,實(shí)現(xiàn)對(duì)單個(gè)細(xì)胞的定位及成像。詳細(xì)分析細(xì)胞操縱過(guò)程中的力學(xué)模型,使用單探針完成對(duì)心肌細(xì)胞力曲線的測(cè)量,使用雙探針構(gòu)成“納米鑷子”完成對(duì)細(xì)胞的操縱。同時(shí),心肌細(xì)胞自身具有生物電特性,使用導(dǎo)電探針作為納米電極,實(shí)現(xiàn)對(duì)細(xì)胞動(dòng)作電位的測(cè)量。本文設(shè)計(jì)的機(jī)器人納米操縱系統(tǒng)能夠在生理環(huán)境下對(duì)單個(gè)活細(xì)胞完成形貌、力學(xué)、電信號(hào)多種生物物理特性的測(cè)量,以及定位等操縱,能夠在單細(xì)胞水平上為研究細(xì)胞生理、病理過(guò)程和重大疾病的早期臨床診斷和治療及藥物篩選提供新的方法。
[Abstract]:Single cell analysis is an interdisciplinary frontier field formed by the infiltration and development of analytical chemistry and biomedicine, and has been paid attention to by a large number of scholars because of its wide application. Cell is the basic unit of life, which can reflect the function and state of organism. The traditional analysis of cell physiological characteristics is based on the statistical analysis of the cell population, but does not pay attention to the differences of individual cells, thus neglecting the important information of the cell. The traditional single cell level physiological characteristics analysis method is simple, and the detection process is cumbersome. In this paper, a robot nanomanipulation system is designed for a single living cell. Atomic force microscope (AFM) is an important research tool in the field of nanotechnology. It has the characteristics of high efficiency, precision and flexibility. It is widely used in biomedicine and other fields. Based on the atomic force microscope (AFM) technology, this paper designs and builds a robot nano-manipulation platform, develops the control program of the system, studies the physiological characteristics of a single living cell, and expands the application function of the system. Aiming at the disadvantage of small scanning range of AFM, a large area scanning function is developed to locate and image a single cell. The mechanical model of cell manipulation was analyzed in detail. The force curve of cardiomyocytes was measured with a single probe, and the cell manipulation was accomplished by using "nano-tweezers" composed of two probes. At the same time, the cardiomyocytes have bioelectrical properties. Conducting probe is used as nano-electrode to measure the action potential of cardiomyocytes. The robot nanomanipulation system designed in this paper can perform morphology, mechanics, electrical signal measurement and localization of single living cell in physiological environment, and can be used to study cell physiology at the single cell level. Pathological process and early clinical diagnosis and treatment of major diseases and drug screening provide new methods.
【學(xué)位授予單位】：長(zhǎng)春理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：Q2-3;TP242;TN911.23

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2227690