背景:作為構(gòu)成生命體的基本結(jié)構(gòu)單元,細(xì)胞的功能與結(jié)構(gòu)解析是生命科學(xué)研究的關(guān)鍵。解析活細(xì)胞的檢測技術(shù)可分為有標(biāo)記檢測和無標(biāo)記檢測技術(shù)�；罴�(xì)胞有標(biāo)記檢測技術(shù)主要以熒光素、核素等標(biāo)記分子為基礎(chǔ),是細(xì)胞生物學(xué)研究的核心技術(shù),可在分子層面揭示細(xì)胞和組織器官的病理生理特征。但其標(biāo)記過程可能影響靶分子的結(jié)構(gòu)和功能,且操作過程較為繁瑣,難以還原細(xì)胞本征狀態(tài)下的特征信息。以解析活細(xì)胞生物物理特征（力學(xué)、電學(xué)及光學(xué)特性）為代表的無標(biāo)記檢測技術(shù)可揭示細(xì)胞增殖、分裂、凋亡和相互作用等基本生命過程的特征信息,在臨床檢驗(yàn)診斷的血液細(xì)胞分析和循環(huán)腫瘤細(xì)胞檢測、表型分析及藥敏分析中具有巨大的應(yīng)用價(jià)值。目前仍需拓展活細(xì)胞生物物理特性研究的深度和廣度,完善和增加活細(xì)胞無標(biāo)記檢測的方法體系,從而為臨床檢驗(yàn)診斷、藥物篩選、食品健康和環(huán)境毒性評(píng)估等成熟產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用場景提供多元、豐富的檢測平臺(tái)。太赫茲(Terahertz,THz,1 THz=10¹² Hz)波技術(shù)是當(dāng)前生物物理學(xué)交叉領(lǐng)域的研究熱點(diǎn),相比于力學(xué)、電化學(xué)和光學(xué)等傳統(tǒng)活細(xì)胞無標(biāo)記檢測技術(shù)具備以下獨(dú)特優(yōu)勢:（1）THz波可檢測分子低頻集體振動(dòng)模式,特... 

【文章來源】：中國人民解放軍陸軍軍醫(yī)大學(xué)重慶市

【文章頁數(shù)】：137 頁

【學(xué)位級(jí)別】：博士

【部分圖文】：

-1 THz 波譜位于電磁波譜頻段示意圖（THz 波指頻率為 0.1 THz - 10 THz，波長電磁波）[13]前生物醫(yī)學(xué)研究已呈現(xiàn)醫(yī)工融合、交叉創(chuàng)新的新趨勢，太赫茲（Teraher012Hz）波技術(shù)正是當(dāng)前多學(xué)科交叉研究的熱點(diǎn)所在。由于早年缺乏有手段，THz 波頻段尚未被充....

18圖 1-2 THz 波技術(shù)的生物學(xué)應(yīng)用。生物大分子間弱相互作用力如氫鍵網(wǎng)絡(luò)、范德華力和分子振動(dòng)動(dòng)等弱相互作用模式位于 THz 波段內(nèi)。（A）腺嘌呤、胞嘧啶、鳥嘌呤和胸腺嘧啶在 10 K 溫度下的 T收波譜，（B）不同濃度谷氨酸的 THz 吸收波譜（綠色為0.314 mol/L，黑色為 0.585mol/L，紅色為0.8ol/L），（C）單獨(dú)溶菌酶以及溶菌酶和 3 乙�；咸烟前坊旌先芤旱� THz 吸收波譜，（D）Hela 細(xì)胞（），HEK293 細(xì)胞（黑色），DLD-1 細(xì)胞（紅色）與蒸餾水的介電常數(shù)[13]差異波譜（ε水-ε細(xì)胞），（E）包埋腦膠質(zhì)瘤（紅色）和正常組織切片（黑色）的 THz 吸收波譜。然而，THz 波應(yīng)用于活細(xì)胞檢測仍面臨以下三個(gè)突出問題：（1）水敏感性：活細(xì)處液相環(huán)境對 THz 波吸收非常強(qiáng)烈，會(huì)造成細(xì)胞本身的特征 THz 響應(yīng)信號(hào)的干擾沒。其實(shí)水敏感性是一把雙刃劍，在檢測中水分子也可以作為一種獨(dú)特的信號(hào)增強(qiáng)劑

圖 1-3 （a）空白基底、未處理的 BLMVEC 細(xì)胞和 VEGF 處理 3h 過后的 BLMVEC 細(xì)胞的波譜，光學(xué)相差顯微鏡下（b）未處理的細(xì)胞圖和（c）VEGF 處理 3h 后的細(xì)胞圖[17]。本研究在前期設(shè)計(jì)適用于 THz 波段液體樣本池芯片，利用 THz-TDS 透射光譜液相環(huán)境下腫瘤細(xì)胞表面高度表達(dá)的糖蛋白分子 MUC1（mucin-1）與 anti-M體結(jié)合過程的 THz 吸收光譜；并用 Amber 分子動(dòng)力學(xué)軟件模擬分子結(jié)合過程擬和實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析腫瘤細(xì)胞表面標(biāo)志物分子構(gòu)象改變及與靶分子作用過程中特征變化[18]。圖 1-4 展示對照組（背景緩沖液、隨機(jī)序列）和實(shí)驗(yàn)組（anti-M體和 MUC1 分子）的吸收波譜圖，可明顯區(qū)分出適配體和 MUC1 分子的結(jié)合狀擬結(jié)果圖 1-5（a）中可以看出 MUC1 分子和適配體分子在 12 ns 時(shí)形成穩(wěn)定始相互靠近逐漸結(jié)合，最終在 38 ns 后形成穩(wěn)定的復(fù)合物。分析結(jié)合過程中氫變，如圖 1-5（b）和（c）所示，MUC1 分子和適配體分子復(fù)合物內(nèi)部及周圍量在結(jié)合開始時(shí)先明顯下降，而后緩慢上升，最后在 38 ns 后趨于穩(wěn)定；這與圖）變化趨勢相吻合。由于 THz 吸收光譜對溶液中氫鍵網(wǎng)絡(luò)集體振動(dòng)模式改變十故這種由分子結(jié)合誘發(fā)的溶液環(huán)境氫鍵網(wǎng)絡(luò)變化可以引起 THz 吸收光譜的改變


本文編號(hào)：3492102