基于微流控芯片的循环肿瘤细胞捕获新方法研究

摘要

循环肿瘤细胞(circulating tumor cells,CTCs)作为癌症诊断、预后和疾病监控的重要指示物。外周血中CTCs极度稀少，因此其有效分离非常具有挑战性。当前有两种方法用来分离CTCs，一种是根据细胞大小分离，一种是基于免疫亲和性分离。然而根据当前的捕获效率来看，这些捕获方法都需要改进。
　　本文基于微流控芯片平台，设计一种以仙人掌为原型的高光学透明性的微柱矩阵芯片装置，可从X、Y、Z三个方向高效捕获肿瘤细胞。通过软光刻和快速原型法制作微柱矩阵芯片，同时通过静电化学沉积法在芯片上镀上一层金薄层，使得该微柱表面的金层和微通道具有层次结构。通过含有SH基团的寡核苷酸链将EpCAM抗体连接到微柱和微通道表面带有的微纳尺度金颗粒上，因此CTCs可以同时被微柱和微通道上的EpCAM抗体结合，从而实现CTCs三维捕获。研究表明该装置可以高效捕获不同癌细胞和释放肿瘤细胞，在PBS缓冲液中平均捕获效率高达88％，在全血样本中可达83.7%。另外，整个装置具有高透明度，可在显微镜下监控整个捕获过程，表明该项研究在临床诊断中具有很高的临床价值和应用潜力。
　　本文将温敏性水凝胶和微流控微柱芯片相结合，研究了智能水凝胶的温敏特性在细胞捕获中的应用。将多巴胺加入温敏性水凝胶从而形成具有光热转化性能的复合水凝胶，结果表明加入多巴胺的复合水凝胶的微观结构发生改变，并具有光热性能。同一强度的激光照射170s后，随着多巴胺浓度的上升，复合水凝胶的温度上升也随之更加明显，最高升温可达到30oC；而对照组水凝胶温度几乎没有变动。同时还将该复合水凝胶应用于细胞学研究，如CTCs捕获，肿瘤细胞粘附，细胞密度片层以及特定图案化建立。细胞实验中细胞捕获率达到约84%，粘附效果非常理想，密度片层以及图案片层能够快速且规整的形成，这些显示出该复合水凝胶具有较大的应用潜力。

目录

声明

1 绪 论

1.1 微流控芯片简介

1.1.1 微流控芯片简介及发展

1.2 基于肿瘤细胞的微流控芯片研究背景

1.2.1 循环肿瘤细胞的定义及研究意义

1.2.2 循环肿瘤细胞检测与微流控芯片的结合的临床意义

1.2.3 循环肿瘤细胞捕获的经典方法概述

1.3 智能水凝胶及温敏型水凝胶简述

1.4 本文主要研究内容

2 仿仙人掌微柱芯片捕获循环肿瘤细胞研究

2.1 引言

2.2 实验部分

2.2.1 试剂与仪器

2.2.2 芯片设计和制作

2.2.3 细胞培养

2.2.4 芯片修饰

2.3 结果与讨论

2.3.1 芯片特性和表征

2.3.2 芯片修饰和捕获原理

2.3.3 仿仙人掌微柱芯片捕获效率的改进

2.3.4 仿仙人掌芯片高效全血捕获癌细胞

2.3.5 仿生仙人掌芯片上的细胞释放

2.4 本章小结

3 复合水凝胶特性及细胞实验研究

3.1 引言

3.2 实验部分

3.2.1 试剂与仪器

3.2.2 复合水凝胶的制备

3.2.3 复合水凝胶的表征

3.2.4 复合水凝胶上体外细胞实验

3.3 结果与讨论

3.3.1 复合水凝胶形貌的改变及光热转化性能

3.3.2 复合凝胶细胞捕获及释放结果讨论

3.3.3 复合水凝胶细胞粘附、释放及细胞活性结果讨论

3.3.4 复合水凝胶密度梯度细胞片层实验结果讨论

3.3.5 复合水凝胶特定图案细胞片层实验结果讨论

3.4 本章小结

4 结论与展望

4.1 本文主要研究内容与结论

4.2 本文主要创新与展望

4.3 本文不足

致谢

参考文献

附录 攻读学位期间发表论文目录