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《清华大学》 2010年
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多功能微流控芯片在悬浮细胞通讯研究中的应用

徐涛  
【摘要】:本文依托微流控芯片技术,选取悬浮细胞为研究对象,开发一系列的微流控芯片。在单细胞水平和多细胞水平,实现精确地操纵细胞,并控制细胞所处环境。这些微装置为细胞生物学研究提供了新颖的平台,拓展了细胞生物学研究领域,为打破生物学研究瓶颈做出贡献,主要研究内容与结果如下: (1)以实验室发明的沙包结构为基础,改进细胞固定结构设计。在一块芯片中,可以形成由大约600个细胞组成的单细胞阵列,并可以进行8通道平行检测。以Jurkat细胞的钙离子释放激活的钙离子通道为研究对象,记录和分析了单细胞阵列中,大量单细胞钙离子通道对激动剂和抑制剂的响应情况。观测到了单细胞钙离子通道响应的波动。尽管存在响应波动,但50个单细胞响应的平均值可以反映高剂量抑制剂对钙离子通道的抑制作用。结果表明,我们的微流控装置可以提供了大量单细胞数据,用于多通道研究单细胞钙离子通道响应的异质性。 (2)开发悬浮细胞机械刺激装置,实现从大量细胞中提取感兴趣的单个细胞,对单细胞进行捕获,并且对捕获的单细胞施加机械刺激。利用这个微流控芯片对HL60细胞(白血病细胞)的机械敏感性情况进行了研究。发现直接的挤压刺激,可以引起HL60细胞膜上通道开放,使得细胞内钙离子水平升高。并且发现细胞骨架对于机械敏感性响应不是必需的。进一步制作了整合两个功能单位的芯片,平行检测了HL60(白血病细胞)和Jurkat细胞(淋巴细胞)的机械敏感性。发现这两种细胞都可以对机械刺激产生响应。实验结果证明,开发的微流控装置可以用于单细胞水平悬浮细胞机械敏感性研究,并有可能将研究高通量化。 (3)将细胞固定结构和施加机械刺激装置整合在一块微流控芯片中。进一步地,加入微型阀门用于液体控制,从而实现悬浮细胞(HL60细胞)通讯的实时监测。利用这个微流控芯片,对影响悬浮细胞通讯的因素,包括液体流动状态(静止或流动)和刺激模式(单次或持续),进行评估。此外,发现在少量(10或31个)细胞被施加机械刺激时,部分感受细胞会出现钙离子震荡。
【学位授予单位】:清华大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2010
【分类号】:TN492

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【共引文献】
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