纳米光纤传感系统的研制及在单细胞检测中的应用

摘要

常规的细胞生物化学分析方法一般以大量细胞为研究对象，只能用平均结果反映单个细胞的化学信息。利用纳米光纤传感技术可以实现单个细胞水平的研究，可以获得反映细胞生理状态和过程的更准确、更全面的信息。 集倒置荧光显微镜、单光子计数器和100 ps的数据采集卡等，本研究搭建了适合单细胞分析的纳米光纤传感平台，并使用labview编写了采集、处理程序。整机调试表明：系统稳定可靠，时间累加后可以探测到单个细胞(导入荧光素)的荧光强度。 基于纳米光纤探针和荧光探针CFDA，使用荧光强度比值法研究了单个酵母细胞内pH值的测量。对比使用FLS920全功能稳态/瞬态荧光光谱仪测得的群体细胞的pH标准曲线，极大地提高了探测的灵敏度(约3.8倍)。 测量了在相同的环境条件下的单个细胞之间的pH值。结果表明个体细胞pH是存在差别的，这种差别最大可以达到0.2/pH。因此传统的用平均的结果并不能反映单细胞之间化学信息的差异。 研究了细胞外pH值对单个细胞内pH值影响，发现没有基因敲除的酵母细胞比基因敲除的细胞(醇脱氢酶基因ADH2和ADH2等位基因同时敲除，或只敲除醇脱氢酶基因ADH2)具有更强的维持细胞内pH值的能力。特别是外部pH大于9.5的时候，这种差别更加突出。

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摘要

中文文摘

第1章绪论

1.1引言

1.2纳米光纤生物传感器研究进展

1.3单细胞分析的研究进展及重要意义

1.4本论文完成的工作

第2章纳米光纤传感技术及单细胞分析技术

2.1引言

2.2纳米光纤传感技术

2.3单细胞分析技术

2.4光纤纳米生物传感技术与单细胞分析技术相结合的意义

2.5单细胞分析平台的提出、搭建，采集程序的编写与系统的调试

2.6本章小结

第3章纳米光纤探针的制备

3.1引言

3.2光纤的简介

3.3氢气火焰熔融—腐蚀修正法拉制探针的结果与讨论分析

3.4本章小结

第4章基于荧光探针和纳米光纤探针的单个细胞内的pH值实时在线分析

4.1引言

4.2实验部分

4.3结果与讨论

4.4本章小结

第5章基于纳米光纤传感技术的单细胞胞外pH对胞内pH的影响分析

5.1引言

5.2实验部分

5.3结果与讨论

5.4本章小结

第6章结束语

参考文献

攻读学位期间承担的科研任务与主要成果

致谢

个人简历