【摘要】：癌癥對人類健康的威脅日益突出,已經(jīng)成為當(dāng)今社會的頭號致命疾病。大部分惡性腫瘤早期無明顯癥狀,等患者出現(xiàn)特異性癥狀時,腫瘤往往已經(jīng)屬于晚期。國際抗癌聯(lián)盟認為,1/3的癌癥是可以預(yù)防的,1/3的癌癥如果能早期診斷是可以治愈的。因此,發(fā)展針對惡性腫瘤的早期診斷新技術(shù)具有迫切的應(yīng)用需求,并引起了科研工作者的極大興趣。由于儀器設(shè)備的局限性及分析檢測手段的靈敏度不夠,傳統(tǒng)的單細胞分析方法往往是通過大量群體細胞計算出來的平均值,容易忽略細胞間的差異性,很難在單細胞層面揭露細胞的異質(zhì)性。越來越多的研究表明,分析單細胞異質(zhì)性的新方法對腫瘤生物學(xué)研究和靶向治療的發(fā)展有重要意義。本論文中,我發(fā)展了一種高通量方式產(chǎn)生微液滴的微流控方法。這些微液滴具有體積超小、樣品消耗量少和靈敏性高等特點,它可使單個細胞處在一個封閉的微反應(yīng)器中,避免了細胞之間的交叉污染,為在單細胞層面探究細胞異質(zhì)性提供了一個重要的平臺。本論文的研究內(nèi)容和基本框架包括如下:第一部分:簡要介紹了微流控技術(shù)的特點、微流控芯片的常見制備方法以及微流控芯片的典型應(yīng)用。該部分還著重介紹了微流控技術(shù)的一個重要分支-微流控制備液滴,包括微液滴的生成方法及其原理、如何在微通道中操控微液滴以及微液滴的應(yīng)用等。結(jié)合本論文的應(yīng)用方向,該工作選取了活性氧(Reactive oxygen species(ROS))和乳酸(Lactic acid(LA))作為細胞代謝物代表,介紹了其在細胞代謝中的重要意義。第二部分:發(fā)展了玻璃毛細管微流控裝置高通量地生成微液滴。利用生物礦化作用將辣根過氧化物酶(Horse radish peroxidase(HRP))與金團簇(Au nanoclusters(AuNCs))結(jié)合,制備了HRP-AuNCs并封裝在微液滴內(nèi)。它可與過氧化氫(H_2O_2)發(fā)生反應(yīng),從而導(dǎo)致HRP-AuNCs的熒光猝滅�？刂萍毎麘乙簼舛群头稚⑾嗯c連續(xù)相的流速比,可以最大概率的在每個液滴中包封1-2個細胞。通過液滴熒光變化,可以高靈敏地檢測單個細胞分泌的H_2O_2含量。該實驗方法具有很高的靈敏性和特異性。在此基礎(chǔ)上,我們在單細胞水平上定量分析比較了腫瘤細胞和正常組織細胞在分泌H_2O_2方面的差異。第三部分:由于“Warburg效應(yīng)”,腫瘤組織通常處在微酸性環(huán)境中,這與腫瘤細胞傾向于產(chǎn)生分泌乳酸有關(guān)。本論文設(shè)計了一個在微液滴內(nèi)利用乳酸脫氫酶(Lactic dehydrogenase(LDH))的作用,可發(fā)生針對乳酸的分子反應(yīng):乳酸+氧化性輔酶I(Nicotinamide adenine dinucleotide(NAD~+))?丙酮酸(Pyruvic acid(PA))+還原性輔酶I(reduced nicotinamide adenine dinucleotide(NADH))+H~+。由于NADH在激光照射下可發(fā)出特征藍色熒光,從而可以在微液滴中靈敏檢測單個細胞分泌的乳酸分子含量。本論文還成功合成了海藻酸鈣微凝膠,并嘗試了將兩種酶NAD~+和LDH固定在微凝膠內(nèi)部,從而實現(xiàn)單個惡性腫瘤細胞分泌乳酸的靈敏檢測。對本論文工作的簡要總結(jié),我們利用微液滴技術(shù)從細胞代謝方面探究了單個腫瘤細胞與正常組織細胞的差異性,并定量檢測其分泌H_2O_2和乳酸分子的含量,這方面的進一步研究有可能為腫瘤疾病的早期診斷和預(yù)防提供新的工具和平臺。
【圖文】：

微液滴生物傳感器在單細胞水平研究腫瘤細胞代謝的應(yīng)用 第一章進行更精確的溫度控制[25]。（4）低成本和高度集成化。由于微小液體體積的操控以及許多不同功能單元的高度集成，微流控芯片變得極其微小和緊湊（其尺寸可達到毫米大�。�，這也使得大量平行化實驗和高通量分析成為可能。例如，通過使用微流控篩選技術(shù)，，超過一千萬的適配體序列被快速檢測出來并使得序列庫得到極大豐富[35]。跟傳統(tǒng)的大型檢測儀器相比，微流控芯片制作成本低、攜帶方便并且可方便地在檢測現(xiàn)場實時檢測。當(dāng)一次性芯片大批量生產(chǎn)時，其制造成本根據(jù)芯片大小甚至可低至1-3 美分不等[36]。（5）高度靈敏性。微流控裝置有著較小的長度和寬度范圍，因此，其中的流體有著較大的比表面積。微流控結(jié)構(gòu)中巨大的比表面積可用來加快質(zhì)量和熱量的轉(zhuǎn)移速率。此外，通過增加與樣品的接觸面積，可極大地增強敏感元件的靈敏度。

5描繪了在 PDMS 材料中制造封閉的微通道的片的應(yīng)用數(shù)的應(yīng)用熒光激活細胞分選是一種常用的強大分析技，微顆粒）的總體數(shù)量可被檢測出來。它的診斷、細菌分析以及臨床血液學(xué)診斷。通常對細胞進行標(biāo)記，用于細胞特征和屬性的相學(xué)特征的新技術(shù)已經(jīng)被用于細胞的篩選和研穩(wěn)定性較好的半導(dǎo)體聚合物點，它在紫外光狀態(tài)的可逆轉(zhuǎn)換，從而用于某些貼壁細胞的篩
【學(xué)位授予單位】：蘇州大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TP212.3;R73-3

【參考文獻】

相關(guān)期刊論文 前2條

1 陳九生;蔣稼歡;;微流控液滴技術(shù):微液滴生成與操控[J];分析化學(xué);2012年08期

2 ;Reactive oxygen species: A double-edged sword in oncogenesis[J];World Journal of Gastroenterology;2009年14期

本文編號：2666647