細胞外微環(huán)境包含多種物理化學(xué)參數(shù)因子,例如表面拓撲結(jié)構(gòu)、表面化學(xué)官能團、基質(zhì)彈性模量、表面粘附能等等。這些參數(shù)因子對細胞生理活動和細胞功能有重要影響。在細胞生物學(xué)研究中,研究者開發(fā)出多種人工細胞外基質(zhì)來模擬細胞在體內(nèi)的生長環(huán)境,例如通過調(diào)控基質(zhì)剛度和基質(zhì)網(wǎng)絡(luò)錨定點密度來研究微環(huán)境中單一參數(shù)對細胞功能和行為的影響,從而達到降低實驗成本和簡化實驗設(shè)計的目的。細胞體積作為一個重要的細胞參數(shù),近些年來越來越受研究者們重視。大量研究發(fā)現(xiàn),細胞體積調(diào)控在細胞有絲分裂、組織發(fā)育、基因表達等生理過程中起重要作用。本文主要利用實驗的方法,結(jié)合數(shù)值模擬,研究具有不同力學(xué)參數(shù)的細胞基底對細胞體積調(diào)控和定向遷移的作用機制。這些研究為生物工程和生物物理等方面的研究提供了理論基礎(chǔ)和實驗依據(jù)。本文主要研究內(nèi)容如下:1.研究基底彈性模量、可鋪展面積和有效粘附能密度對細胞體積的調(diào)控機制。經(jīng)實驗發(fā)現(xiàn),當(dāng)增加基底彈性模量、細胞可粘附面積和基底有效粘附能密度后,細胞的體積會顯著下降,甚至在某些參數(shù)下其最高降幅達到了50%。在細胞動態(tài)貼壁粘附的過程中,伴隨著細胞鋪展面積的增加,細胞體積也會顯著下降。通過分析抑制離子的輸運實驗和... 

【文章頁數(shù)】：105 頁

【學(xué)位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第一章 緒論
    1.1 細胞外的微環(huán)境
        1.1.1 基底彈性模量
        1.1.2 細胞錨定點密度和粘附
    1.2 細胞骨架與力傳遞模型
    1.3 細胞體積在生理活動中的作用
    1.4 細胞體積的調(diào)控機制
        1.4.1 改變細胞內(nèi)外的靜水壓差
        1.4.2 改變細胞內(nèi)外的滲透壓差
    1.5 細胞遷移模型
        1.5.1 單細胞遷移模型
        1.5.2 多細胞遷移模型
    1.6 本文的研究內(nèi)容和目標
        1.6.1 基底的力學(xué)性質(zhì)對細胞形貌體積的調(diào)控
        1.6.2 細胞體積在定向遷移過程中的作用
    1.7 本文的主要工作
第二章 基底力學(xué)性質(zhì)對細胞體積的調(diào)控
    2.1 序言
    2.2 實驗方法
        2.2.1 細胞培養(yǎng)
        2.2.2 可調(diào)控剛度基底的制備
        2.2.3 基底圖案化制作
        2.2.4 細胞體積的測量方法
        2.2.5 細胞彈性模量的測量
        2.2.6 藥物抑制和滲透壓沖擊實驗
    2.3 結(jié)果
        2.3.1 細胞同步化后細胞體積對比
        2.3.2 細胞在不同剛度基底上的體積
        2.3.3 細胞動態(tài)鋪展過程中的體積變化
        2.3.4 細胞可鋪展面積的增大導(dǎo)致細胞體積減小
        2.3.5 細胞粘附能密度對細胞體積的調(diào)控
        2.3.6 細胞體積是由鋪展面積調(diào)控
        2.3.7 細胞與基底之間的粘附將水和離子擠出細胞外
    2.4 理論模型
        2.4.1 細胞體積與壓力調(diào)節(jié)機制
        2.4.2 細胞形狀、有效表面積和細胞體積
        2.4.3 細胞膜應(yīng)力與皮層應(yīng)力
        2.4.4 細胞剛度感應(yīng)機制
    2.5 總結(jié)與討論
第三章 基底力學(xué)性質(zhì)對單細胞遷移的調(diào)控
    3.1 序言
    3.2 實驗方法
        3.2.1 細胞培養(yǎng)
        3.2.2 剛度梯度的聚丙烯酰胺薄膜基底制備
        3.2.3 基底的力學(xué)表征
        3.2.4 基底表面功能化
        3.2.5 細胞追蹤與體積計算
        3.2.6 藥物處理和滲透壓環(huán)境改變
        3.2.7 細胞遷移過程中前后偽足處細胞膜張力的比較
    3.3 實驗結(jié)果
        3.3.1 3T3細胞具有趨硬遷移行為
        3.3.2 細胞在趨硬遷移過程中的體積調(diào)節(jié)
        3.3.3 水和離子的輸運影響細胞趨硬遷移行為
        3.3.4 細胞骨架影響細胞趨硬遷移行為
        3.3.5 前后偽足膜張力的極性驅(qū)動細胞趨硬遷移
    3.4 總結(jié)與討論
第四章 總結(jié)與展望
    4.1 全文工作總結(jié)
    4.2 論文研究創(chuàng)新點
    4.3 研究展望
參考文獻
致謝
在讀期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文與取得的研究成果



本文編號：3652840