本文關(guān)鍵詞：微流控芯片在細(xì)胞分化和細(xì)胞間相互作用研究中的應(yīng)用

  更多相關(guān)文章： 微流控芯片 多孔膜 細(xì)胞分化 細(xì)胞-細(xì)胞相互作用 質(zhì)譜

【摘要】：微流控芯片技術(shù)因其具有低樣品消耗、快速檢測分析及高通量等優(yōu)勢,尤其是具有操縱微小體積樣品的能力而在與細(xì)胞相關(guān)的研究領(lǐng)域展現(xiàn)出巨大的應(yīng)用潛力。本研究論文以微流控技術(shù)為基礎(chǔ),結(jié)合熒光顯微成像及質(zhì)譜等分析檢測技術(shù),開展了一些與細(xì)胞分化和細(xì)胞-細(xì)胞間相互作用相關(guān)的研究。本論文首先回顧了微流控技術(shù)及微流控芯片與質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)在細(xì)胞分析領(lǐng)域應(yīng)用的研究進(jìn)展,發(fā)現(xiàn)微流控技術(shù)在細(xì)胞分化和細(xì)胞間相互作用的研究中有著良好的應(yīng)用前景。隨后,我們使用標(biāo)準(zhǔn)軟光刻模具復(fù)制成型技術(shù)、固化劑差量法和聚二甲基硅氧烷(PDMS)膠水法開發(fā)出一種集成聚碳酸酯(PC)多孔膜的微流控芯片裝置。我們優(yōu)化了集成PC多孔膜芯片裝置的制作條件,考察了該芯片的跨膜傳質(zhì)能力和與其他芯片裝置集成的能力。該芯片裝置中使用的PC多孔膜幾乎允許所有生化因子的跨膜擴(kuò)散,這不僅為跨膜細(xì)胞培養(yǎng)提供了保證,而且對于模擬細(xì)胞所處的微環(huán)境也是非常必要的,因?yàn)榧?xì)胞不斷從微環(huán)境中接受可溶性信號分子的調(diào)節(jié)。此外,我們將mES細(xì)胞培養(yǎng)于上層通道的PC多孔膜上,而將下層通道與由精密注射泵推動(dòng)的裝有培養(yǎng)基的注射器相連,實(shí)現(xiàn)了芯片上小鼠胚胎干(m ES)細(xì)胞低剪切力條件下的連續(xù)流動(dòng)培養(yǎng)和誘導(dǎo)分化。最后,我們使用集成PC多孔膜的微流控芯片結(jié)合高靈敏度的質(zhì)譜實(shí)現(xiàn)了芯片上細(xì)胞共培養(yǎng)和細(xì)胞代謝產(chǎn)物分析,為理解細(xì)胞間相互作用提供了分子層面的化學(xué)視野。在集成多孔膜的芯片上,我們模擬了腎上腺在交感神經(jīng)的作用下分泌腎上腺素的生理過程,使用分化的PC12細(xì)胞模擬交感神經(jīng),293細(xì)胞模擬腎上腺。我們在芯片上優(yōu)化了PC12細(xì)胞的分化條件,實(shí)現(xiàn)了分化的PC12細(xì)胞和293細(xì)胞的共培養(yǎng)并利用納升-電噴霧-質(zhì)譜(Nano-ESI-MS)檢測到了293細(xì)胞分泌的腎上腺素分子。與同類工作相比,本工作在進(jìn)行細(xì)胞代謝產(chǎn)物的質(zhì)譜分析前無需進(jìn)行復(fù)雜的芯片上樣品前處理,極大地減少了樣品消耗和分析時(shí)間。該芯片裝置在疾病監(jiān)控和藥物研發(fā)等領(lǐng)域研究重要調(diào)控通路中已知和未知的信號因子時(shí)有著良好的應(yīng)用前景。
【關(guān)鍵詞】：微流控芯片 多孔膜 細(xì)胞分化 細(xì)胞-細(xì)胞相互作用 質(zhì)譜
【學(xué)位授予單位】：清華大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：Q2-33
【目錄】：

• 摘要3-4
• Abstract4-8
• 主要符號對照表8-9
• 第1章 引言9-25
• 1.1 微流控技術(shù)簡介9-10
• 1.2 微流控芯片技術(shù)在細(xì)胞分析中的應(yīng)用10-17
• 1.2.1 微流控芯片上的細(xì)胞培養(yǎng)10-13
• 1.2.2 微流控芯片上細(xì)胞微環(huán)境的控制13-14
• 1.2.3 芯片器官（ Organ-on-a-chip）14-15
• 1.2.4 微流控芯片上的單細(xì)胞分析15-17
• 1.3 微流控芯片 -質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)17-23
• 1.3.1 微流控芯片 -質(zhì)譜聯(lián)用接口18-21
• 1.3.2 微流控芯片 -質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)在生命分析化學(xué)中的應(yīng)用21-23
• 1.4 本研究主要內(nèi)容和意義23-25
• 第2章 集成多孔膜的微流控芯片的制作和m ES細(xì)胞芯片上誘導(dǎo)分化25-39
• 2.1 本章引論25-26
• 2.2 實(shí)驗(yàn)部分26-32
• 2.2.1 材料和試劑26-27
• 2.2.2 標(biāo)準(zhǔn)軟光刻模具復(fù)制成型技術(shù)制作PDMS層27-29
• 2.2.3 PDMS層與聚碳酸酯（ PC）多孔膜的接合29
• 2.2.4 m ES細(xì)胞的培養(yǎng)29-30
• 2.2.5 微流控芯片上的跨膜傳質(zhì)和m ES細(xì)胞誘導(dǎo)分化30-32
• 2.3 結(jié)果與討論32-38
• 2.3.1 集成多孔膜的微流控芯片制作條件優(yōu)化32-33
• 2.3.2 微流控芯片裝置的集成能力33-34
• 2.3.3 支持m ES細(xì)胞生長的MEFs狀態(tài)分析34-35
• 2.3.4 微流控芯片上的跨膜傳質(zhì)35-36
• 2.3.5 芯片上m ES細(xì)胞的誘導(dǎo)分化36-38
• 2.4 小結(jié)38-39
• 第3章 集成多孔膜的微流控芯片模擬神經(jīng)細(xì)胞-腎細(xì)胞相互作用及其代謝產(chǎn)物分析39-57
• 3.1 本章引論39-40
• 3.2 實(shí)驗(yàn)部分40-45
• 3.2.1 材料與試劑40-41
• 3.2.2 PC12細(xì)胞和293細(xì)胞的培養(yǎng)41
• 3.2.3 集成多孔膜的微流控芯片的設(shè)計(jì)和制作41-42
• 3.2.4 芯片通道表面修飾優(yōu)化42-43
• 3.2.5 微流控芯片上PC12細(xì)胞分化條件的優(yōu)化43-44
• 3.2.6 芯片上的細(xì)胞共培養(yǎng)及代謝產(chǎn)物檢測44-45
• 3.3 結(jié)果與討論45-55
• 3.3.1 分化的PC12細(xì)胞與293細(xì)胞之間的相互作用45
• 3.3.2 集成多孔膜的微流控芯片的可行性45-47
• 3.3.3 芯片通道表面修飾優(yōu)化47-48
• 3.3.4 集成多孔膜的微流控芯片上m NGF誘導(dǎo)PC12細(xì)胞分化48-49
• 3.3.5 絲狀肌動(dòng)蛋白形態(tài)鑒定、MAP-2 蛋白表達(dá)分析和細(xì)胞活性檢測49-52
• 3.3.6 細(xì)胞相互作用代謝產(chǎn)物腎上腺素的質(zhì)譜檢測52-55
• 3.4 小結(jié)55-57
• 第4章 結(jié)論57-59
• 參考文獻(xiàn)59-72
• 致謝72-74
• 個(gè)人簡歷、在學(xué)期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文與研究成果74

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本文編號：808835