应用原子力显微镜研究热刺激作用下血管内皮细胞形态及膜弹性变化

摘要

本文利用带有精确控温加热工作台的生物型原子力显微镜在接近生理条件下，观察到了细胞表面应力纤维等微观结构的形态与分布，同时测量了细胞表面弹性在1.37-6.12kPa。对同一细胞37℃、42℃加热半小时观测发现加热后细胞形态变化明显，表面应力纤维开始消失。在此基础上，使用Force Volume技术对整个细胞弹性进行全局研究，利用Hertz模型对测得的数据计算，发现加热后细胞表面杨氏模量减小且各点间的差异减小。上述现象从一个方面反映了胞内骨架在热应力作用下趋向解聚的过程。由此推测，受热后血管内皮细胞的胞内骨架，特别是微丝开始解聚，热刺激胞内支撑体系的破坏致使细胞形态和细胞之间连接的破坏，使整个内皮细胞层结构发生变化，内皮层通透性增大，不同粒径的物质部分将能够通过间隙内皮层屏障，从而应该能够大大增加药物的渗透量。本文以建立活体细胞原子力显微镜成像与弹性测量方法为基础，发展了新的图像校正方法，并探索了温热效应对血管内皮细胞形态及表面弹性的影响，从而达到在细胞水平理解温热条件促进微纳米制剂作用于肿瘤细胞的机理，为通过调控血管通透性，针对顽固难治的肿瘤来发展新型微纳米药物靶向传递系统提供理论依据。