基于微流控芯片的肿瘤微环境酸化及循环肿瘤细胞分选研究

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本文工作以微流控芯片为基本研究平台,进行了肿瘤细胞相关研究,包括肿瘤细胞微环境及循环肿瘤细胞分选研究。
　　研究内容包括:
　　1.基于微流控多层纸芯片乳腺癌组织的微环境酸化研究
　　目的:发展一种基于微流控多层纸芯片的3D肿瘤组织,用于肿瘤微环境酸化研究。
　　方法:自行制作一种包含多层硝酸纤维素薄膜的微流控芯片。取指数生长期的乳腺癌MCF-7细胞悬液,种植在各层硝酸纤维素薄膜上。将种植有细胞的硝酸纤维素薄膜叠放在芯片细胞培养池内,其间填充水凝胶使多层薄膜聚合为一个整体,用以构建3D乳腺癌组织。上述多层纸芯片乳腺癌组织在微流控芯片中以不同流速连续灌流培养,并平行进行传统2D静态培养。培养1、3、5、7天后,拆分多层纸芯片以荧光染色和全自动生化分析仪检测各层薄膜上细胞生存、增殖以及胞内乳酸含量,以解析肿瘤组织内部细胞微环境酸化情况。
　　结果:多层纸芯片层叠方式不仅可以快速构建具有3D结构肿瘤组织,还可以有效模拟乳腺癌肿瘤微环境。实验发现多层纸芯片乳腺癌组织内部处于相对缺氧的状态,符合实体瘤中外部生长较快而内部生长较慢,并存在坏死的现象。多层纸芯片可分解的特性,便于解析肿瘤中不同部位的细胞生存和代谢情况。实验结果显示,微流控多层纸芯片3D肿瘤组织中细胞增殖以及微环境酸化程度受灌流速度影响。高灌流速度可以增加纸层上细胞密度,因而酸性代谢产物排出增加。相比之下,低灌流速度造成细胞营养供给不足,细胞生长缓慢,乳酸生成的量较少。缺氧也是导致微环境酸化的重要因素,随着氧气扩散距离的增加,多层纸芯片乳腺癌组织中细胞酸化程度有所加重。实验还发现随着微环境酸化程度的加重,肿瘤细胞生存率和增殖率相应地降低。
　　结论:这种基于多层纸芯片的3D肿瘤模型能有效模拟实体瘤的微环境且便于检测,是肿瘤微环境酸化研究的有力平台。
　　2.过滤式微流控芯片上的循环肿瘤细胞分选
　　目的:发展一种基于过滤的微流控循环肿瘤细胞(CTC)分选方法。
　　方法:设计并加工一种具有辐射状12通道的微过滤装置。微流控芯片为三层复合结构,顶层和底层是使用标准软刻蚀工艺加工的PDMS层,分别包含流入与流出通道,中间层是多孔聚碳酸酯薄膜。芯片入口与微量注射泵连接,控制过滤流速。完成过滤后,捕获细胞使用微小染色体维持蛋白7(minichromosome maintenance protein 7,MCM7)抗体标记,以区分肿瘤细胞和血细胞。之后,芯片在荧光显微镜下拍照并对照片进行处理和分析。
　　结果:CTC分析的全过程,包括细胞过滤、固定、标记和计数,均可以在微过滤芯片上完成。以Hela细胞为考察对象的测试显示,发展的微过滤芯片可以选择性富集肿瘤细胞。在500μL/min的流速下,Hela细胞的回收率可以达到85％,而且血细胞残留可以控制在3000个以下。截留细胞使用微小染色体维持蛋白7抗体标记,能够有效辨别肿瘤细胞与血细胞。
　　结论:基于过滤式微流控芯片上的循环肿瘤细胞分选方法简单、快速、成本廉价,有望成为一种实用的循环肿瘤细胞检测技术。

著录项

作者
严伟;
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作者单位

广州医科大学;

广州医学院;

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授予单位广州医科大学;广州医学院;
学科临床检验诊断学
授予学位硕士
导师姓名刘大渔;
年度 2013
页码
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原文格式 PDF
正文语种中文
中图分类实验室诊断;
关键词
微流控芯片; 肿瘤细胞; 微环境酸化; 循环分选; 血细胞;

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