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题名: 基于微流控芯片的细胞迁移和外泌体检测研究
作者: 吕晓庆
答辩日期: 2018-5-12
摘要: 

癌症早期检测是目前床的重大需求,液体活检逐渐为热点,是癌症检测的重要手段之一。液体活检主要包括血清、唾液、尿液等,活检样本成分包括体液中的细胞、外泌体、蛋白质、核糖核酸、脱氧核糖核酸等。在癌症转移过程中,癌细胞受刺激具备更强的迁移能力,并发生上皮间叶转化;外泌体是细胞分泌且携带着癌细胞重要信息,如癌细胞相关脱氧核糖核酸、核糖核酸、蛋白质,因此,癌细胞和外泌体是癌症检测的重要工具。随着微流控技术和光学传感技术的发展,一系列用于细胞迁移和外泌体检测的微流控芯片相继被开发,局域表面等离子体共振传感技术由于其无需标记、可便携等优点在生物传感检测领域有广泛的应用。本论文利用微流控芯片技术和局域表面等离子体共振技术,开展了基于微流控芯片的细胞迁移和外泌体传感检测两个方面的应用研究:研制了用于细胞分离和迁移的微流控芯片;开发了简易微流控芯片制备方法,并将其成功用于细胞培养;研制了集成微流控局域表面等离子体共振传感芯片,用于外泌体检测。本论文的主要工作及取得成果如下:

1.   研发了集成细胞分离和迁移微流控芯片。该芯片由圆环磁铁、磁铁底座、聚二甲基硅氧烷微流通道成,利用磁力作用分离细胞混合样本,成功实现乳腺癌胞系MCF-7MDA-MB-231混合样本的分析,并研究了化生因子MCF-7细胞迁移行的影响,直接在芯片上对细胞进行染色,观察特定蛋白表达。集成芯片新、低成本、容易行片上胞分离和迁移研究,有望为肿瘤异性的研究提供有力工具。

2.   了一种单片多单元细胞迁移芯片。该芯片聚二甲基硅氧烷小室、胞培养皿、伤口形成模具三部分成,其中聚二甲基硅氧烷小室由普通聚四氟乙烯模具翻模而成。芯片制备完成后在其上检测了不同度血清、化生因子MDA-MB-231细胞迁移行为的影响。由于目前研究细胞迁移的微流控芯片主要利用流体作用形成伤口,需要复杂的流体控制单元进行精确的操作,该芯片制备和进行细胞迁移实验方法简单,并可进行多参数胞迁移,为细胞迁移实验进行提供了一个可选工具

3.   开发了一种简易微流控芯片的制备方法。利用划片工艺在硅基上制备长方形和正方形微结构,将其作为模具进行聚二甲基硅氧烷翻模,与玻璃片键合形成简易微流控芯片。长方形模具加工宽度和正方形微结构加工边长均设置100-1000 µm,整个制备流程只需1h。所制备的微流控芯片和聚二甲基硅氧烷微结构可直接胞培养和片上染色实验微流控芯片模具主要由半导体工艺在硅基上制备,制作工艺耗时,需要昂贵的设备及高洁净度的工艺环境,本文所述的方法直接利用砂轮划片机在硅基上进行划片制备微流控芯片模具,简单、快速,无需洁净环境,可作为一种简易、低成本、快速微流控芯片备选制备方法。

4.   研制了一种集成微流控局域表面等离子体共振传感芯片。利用阳极氧化铝薄掩膜版制金纳米感基底,与微流控芯片集成,形成传感芯片;通表面修饰对传感芯片行功能化,对金纳米颗粒结构进行仿真,通过测试不同折射率溶液透射光谱对芯片传感功能进行验证,检测灵敏度达到151 nm/RIU最后,将该芯片成功用于外泌体检测,分别进行外泌体连接修饰过程、不同反应时间、不同浓度外泌体透射光谱的检测,检测限可达1 ng/mL。该芯片制备方法简单、快速、成本低,有望成为临床样本中外泌体检测的可靠工具。

学位: 博士
专题: 光电子研究发展中心_学位论文

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推荐引用方式:
吕晓庆.基于微流控芯片的细胞迁移和外泌体检测研究[博士].北京.中国科学院研究生院.2018
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