基于材料表面微纳米界面调控的细胞研究

基于材料表面微纳米界面调控的细胞研究

论文摘要

癌症在整个身体中的传播是由循环肿瘤细胞(CTCs,Circulating tumor cells)引起的。这些细胞从原发肿瘤脱离并从血流移动到随后肿瘤生长的新位点。它们携带有关原发性肿瘤的信息,因而有可能成为疾病诊断和进展的有价值的生物标志物。然而,当前用于测量和研究患者血液样品中的这些细胞的方法的灵敏度和特异性是有限的,阻碍了它们实现全部的临床潜力。大多数细胞-材料相互作用是由生物活性界面介导的,因此了解构成界面的材料以及它们如何发挥其功能非常重要。最近的研究已经开发了几种基于纳米材料的生物界面,尝试提高CTC捕获的效率。然而,这些纳米材料中的CTCs特异性识别的灵敏度和选择性是有限的。本论文的具体研究工作如下:1、利用“自下而上”的模型方法,制备了一种表面既具有微米结构又具有纳米结构的类似于“蜂窝状”的微结构界面的TiO2纳米线基底,在其表面进行癌细胞的培养与黏附形态的研究工作。2、利用一步水热法在微凹槽表面制备TiO2纳米线,在其表面进行癌细胞与成纤维细胞的培养与黏附形态的研究工作。这种微纳米基底制备过程高度可控,随着水热时间的增长,TiO2纳米线的密度变大以及长度变长。3、制备了一种基于氧化石墨烯(GO)生物界面的有机电化学晶体管传感器(OECT),用于癌细胞检测。将GO掺杂进OECT活性层,GO的粗糙纹理可以增强CTC和生物界面之间的地形相互作用,并且能提高CTC粘附在OECT有机活性层上的接触面积从而有助于高效CTC捕获。此外在OECT的活性层表面进行特异抗体修饰,使其能特异性的捕获循环肿瘤细胞并加以检测。

论文目录

  • 摘要
  • abstract
  • 第1章 绪论
  •   1.1 微纳米界面癌细胞捕获技术研究现状
  •     1.1.1 纳米技术
  •     1.1.2 微流控与纳米材料结合的技术
  •   1.2 有机电化学晶体管在生物传感器方面的研究现状
  •     1.2.1 有机电化学晶体管简介
  •     1.2.2 OECT传感器的原理简介
  •     1.2.3 离子和PH值传感器
  •     1.2.4 葡萄糖传感器
  •     1.2.5 尿酸传感器
  •     1.2.6 肾上腺素传感器
  •     1.2.7 免疫传感器
  •     1.2.8 细胞传感器
  •   1.3 本论文的研究内容及意义
  • 2纳米线表面癌细胞黏附形貌研究'>第2章 结构可调控的“蜂窝状”TiO2纳米线表面癌细胞黏附形貌研究
  •   2.1 引言
  •   2.2 实验部分
  •     2.2.1 实验材料
  • 2纳米线基底的制备及表征'>    2.2.2 “蜂窝状”TiO2纳米线基底的制备及表征
  •     2.2.3 癌细胞的培养
  • 2纳米线基底上黏附实验'>    2.2.4 癌细胞在TiO2纳米线基底上黏附实验
  •     2.2.5 细胞黏附形态的SEM表征
  •     2.2.6 细胞黏附形貌的免疫染色分析
  •   2.3 结果与讨论
  • 2纳米线基底的表征'>    2.3.1 “蜂窝状”TiO2纳米线基底的表征
  •     2.3.2 不同微结构基底上癌细胞黏附形貌SEM表征
  •     2.3.3 不同微结构基底上癌细胞的核形态的分析
  •     2.3.4 不同微结构基底上癌细胞黏附形态免疫染色分析
  •   2.4 本章小结
  • 2纳米线微纳米界面的可控制备及其表面的细胞黏附研究'>第3章 TiO2纳米线微纳米界面的可控制备及其表面的细胞黏附研究
  •   3.1 引言
  •   3.2 实验部分
  •     3.2.1 实验材料
  •     3.2.2 可控微结构的制备
  • 2纳米线的生长'>    3.2.3 TiO2纳米线的生长
  •     3.2.4 细胞的培养
  •   3.3 结果与讨论
  • 2纳米线基底的表征'>    3.3.1 TiO2纳米线基底的表征
  •     3.3.2 不同纳米结构基底上癌细胞的免疫染色分析
  •   3.4 本章小结
  • 第4章 基于氧化石墨烯生物界面的有机电化学传感器用于癌细胞检测
  •   4.1 引言
  •   4.2 实验部分
  •     4.2.1 实验材料
  •     4.2.2 OECT的制备
  •     4.2.3 OECT表面抗体修饰
  •     4.2.4 细胞培养
  •     4.2.5 OECT器件的电学性能表征
  •     4.2.6 细胞黏附形态的SEM表征
  •     4.2.7 细胞黏附形貌的免疫染色分析
  •   4.3 结果与讨论
  •     4.3.1 OECT器件的结构表征
  •     4.3.2 导电薄膜分子结构表征
  •     4.3.3 细胞捕获分析
  •     4.3.4 细胞黏附形态的SEM表征
  •     4.3.5 导电薄膜上癌细胞黏附形态免疫染色分析
  •     4.3.6 OECT细胞传感器的性能
  •     4.3.7 OECT传感器对细胞的检测性能
  •   4.4 本章小结
  • 结论与展望
  •   结论
  •   展望
  • 致谢
  • 参考文献
  • 攻读硕士学位期间发表的论文及科研成果
  • 文章来源

    类型: 硕士论文

    作者: 刘红妮

    导师: 陈勇,何荣祥

    关键词: 循环肿瘤细胞,成纤维细胞,微纳米界面,有机电化学晶体管传感器

    来源: 江汉大学

    年度: 2019

    分类: 基础科学,工程科技Ⅰ辑,医药卫生科技

    专业: 生物学,材料科学,生物医学工程

    单位: 江汉大学

    分类号: R318;TB383.1

    总页数: 76

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