基于阻抗检测芯片的细胞受激响应监测

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细胞培养、人工器官、药物筛选和癌症诊断治疗等热点研究中,迫切需要对细胞增殖、发育和死亡过程进行连续监测。目前流式细胞法、荧光染色法等常见的细胞检测分析方法虽然测量精度高,但是仍有操作复杂、费时费试剂和不能实时连续检测等问题。本文利用微电极阵列和生物芯片技术开发了一种细胞阻抗检测芯片,利用这种芯片检测受激后细胞的阻抗变化从而监测细胞的响应过程。本文的主要工作包括以下几个方面:其一,设计并制作了低成本的检测芯片。设计了芯片的电极和培养室,集成构建细胞阻抗检测芯片,围绕芯片展开了片上细胞培养、阻抗采集和阻抗分析的研究。其二,针对开发的细胞阻抗检测芯片,进行了检测影响因素的分析。以贴壁细胞HepG2为检测模型,分析了工作频率、细胞浓度、工作电压等因素对细胞阻抗检测结果的影响及并进行了相应的设定。其三,论证了阻抗检测芯片的有效性,基于阻抗分析细胞状态变化。利用开发的细胞阻抗芯片和实验方法获取了贴壁细胞受化学药物顺铂/米托蒽醌和物理刺激后响应过程的细胞阻抗变化,对比显微观察和MTT试验等标准细胞试验结果,表明这种细胞阻抗检测芯片具有有效性。其四,将细胞阻抗检测芯片应用于悬浮细胞阻抗测试和细胞浓度定量,实验结果表明细胞阻抗芯片及其实验方法可以适用于悬浮细胞的悬浮状态监测和浓度测量。综上所述,本文的细胞阻抗芯片技术可应用于细胞生长和受激响应等过程的监测,由于其无需标记物、无损、实时连续和微量化等优势,在细胞生物学、人工器官、药物开发等领域有着广泛的应用前景。
摘要第5-6页
Abstract第6页
第一章 绪论第11-17页
    1.1 常见细胞分析方法第11-12页
    1.2 细胞阻抗检测方法第12-13页
    1.3 细胞阻抗检测的发展状况第13-15页
    1.4 本文的研究目标第15页
    1.5 本文的结构第15-17页
第二章 细胞阻抗检测芯片第17-29页
    2.1 检测芯片的结构设计第17-18页
    2.2 芯片加工第18-23页
        2.2.1 电极及腔室设计第18-19页
        2.2.2 检测电极加工第19-21页
        2.2.3 培养室加工第21-22页
        2.2.4 芯片键合及电气连接第22-23页
    2.3 细胞阻抗检测芯片实验平台第23-26页
        2.3.1 细胞培养箱第23-24页
        2.3.2 阻抗分析仪第24页
        2.3.3 上位机第24-25页
        2.3.4 实验平台测试第25-26页
    2.4 本章小结第26-29页
第三章 细胞阻抗检测芯片的影响因素分析第29-43页
    3.1 实验试剂与仪器第29页
    3.2 实验细胞的选择和处理第29-31页
        3.2.1 实验细胞选择第29-30页
        3.2.2 实验细胞处理第30-31页
    3.3 工作电压的影响第31-32页
    3.4 工作频率的影响第32-35页
    3.5 实验过程中的换液处理第35-37页
    3.6 培养室细胞浓度的影响第37-41页
    3.7 本章小结第41-43页
第四章 化学物理刺激下细胞响应监测第43-57页
    4.1 实验试剂与仪器第43页
    4.2 刺激时间点的选择第43-45页
    4.3 顺铂药物刺激实验第45-46页
        4.3.1 实验操作第45-46页
        4.3.2 细胞阻抗分析第46页
    4.4 阻抗响应的有效性验证第46-52页
        4.4.1 显微图像验证第47-49页
        4.4.2 MTT法验证第49-52页
    4.5 抗肿瘤药物作用下肿瘤细胞响应过程监测第52-54页
        4.5.1 实验操作第52-53页
        4.5.2 细胞阻抗检测第53-54页
    4.6 电压刺激实验第54-56页
        4.6.1 实验操作第55页
        4.6.2 电压刺激阻抗分析第55-56页
    4.7 本章小结第56-57页
第五章 悬浮细胞的悬浮状态监测及浓度测量第57-67页
    5.1 实验试剂与仪器第57页
    5.2 悬浮细胞实验第57-58页
    5.3 细胞阻抗检测第58-60页
    5.4 细胞悬浮状态监测第60-61页
    5.5 细胞浓度与阻抗关系第61-65页
    5.6 本章小结第65-67页
第六章 总结与展望第67-69页
    6.1 论文总结第67-68页
    6.2 研究展望第68-69页
参考文献第69-73页
致谢第73-75页
攻读学位期间的研究成果第75页
个人简历第75页
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