介电泳研究细胞介电响应规律、分离及重金属毒作用机理

论文摘要

介电泳是中性粒子分离与分析的新技术,20世纪末开始广泛应用于生物、化学、医学、环境甚至纳米技术。本文综述了介电泳技术的发展和在各个领域的应用,详细介绍了该技术在细胞研究中的研究进展和优势。介电泳现象是指在非均匀交流电场中,悬浮在一定介质中的微粒因诱导极化作用产生的定向迁移过程。细胞介电泳分离技术具有许多优点,包括不需要添加抗体,所用交变电场对细胞的作用是“非破坏性”的,使用灵活,容易调控,便于自动化,而且可以重复使用,另外该技术可与其它方法结合使用达到最佳的分离检测效果。因此介电泳分离技术完全可以用来替代传统的分离技术。本研究研制了介电泳阵列微电极芯片,组装了实验装置,建立介电微观研究的全套体系;并在自行研制的介电泳阵列微电极芯片体系中进行一系列的实验,得出如下结论:1.观察到的实验现象(1)在实验中,研究了酵母细胞及几种动物的血细胞的介电泳现象,包括正介电泳、负介电泳、细胞成链、细胞融合、细胞的单极靠拢、旋转等。(2)实验中通过调节溶液的电导率、电压、频率,观察到了细胞从负介电泳到正介电泳转变的整个过程,确定了交叉频率范围。2.各物理参数对介电响应的影响(1)响应时间:在其它参数不变的情况下,介电响应时间越长,电极对间捕获的细胞越密集。(2)电压:在其他参数不变的条件下,电压越高,吸附细胞的数量越多,迁移速度越快。但电压过高会损害细胞。(3)电场强度:在不损害细胞的前提下,电场强度越大,越利于细胞的收集,但过高的电场强度会损害细胞。(4)介质电导率:固定其它参数,介质电导率影响细胞出现交叉频率范围,电导率越高,交叉频率范围越低;介质电导率也会影响细胞收集数量,在正介电泳情况下,细胞收集数量随电导率的升高而降低。(5)频率:频率影响细胞的介电泳现象和性质,在正介电泳情况下,细胞收集数量随频率的升高而升高。而且,对细胞的极化率也有一定影响。(6)细胞性质:细胞耐受性越强,体积越大,形状越接近圆形,越易于作介电泳研究的材料。(7)电极构型:梯形电极更适宜研究动物血细胞的介电响应规律。3.细胞的介电分离在同一个介电泳芯片上,同一种条件下,实现了鸡血红细胞与酵母细胞的介电分离,正常细胞与变形细胞的介电分离,正常细胞与染毒细胞的介电分离。4.重金属离子对鸡血细胞的毒作用机理研究(1)铅离子、铜离子对细胞都有一定的损伤,表现为细胞介电性质的变化,近而导致交叉频率范围的变化。(2)铅离子、铜离子对细胞的损伤随时间的延长而增强,随浓度的升高而增强。鸡血细胞具有一定的耐受性和自身调控的能力,能在一定范围内调节重金属离子对它的侵害。(3)由实验结果可知,鸡血红细胞对于铅离子的耐受性要高于对铜离子的耐受性。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 介电泳原理
• 1.2.1 电泳与介电泳
• 1.2.2 介电泳原理
• 1.3 介电泳研究的发展历程
• 第二章 介电泳技术的应用
• 2.1 介电泳技术在无机粒子分离研究中的应用
• 2.2 介电泳技术在细胞研究中的应用
• 2.2.1 介电泳分离技术
• 2.2.2 利用介电泳技术进行细胞检测与诊断
• 2.2.3 介电泳技术在细胞培养方面的应用
• 2.2.4 细胞融合与介电泳
• 2.3 本研究的目标、内容和创新之处
• 2.3.1 研究目标
• 2.3.2 研究内容
• 2.3.3 特色与创新之处
• 第三章 介电泳芯片的研制及实验装置的组装
• 3.1 介电泳芯片的研制
• 3.1.1 介电泳芯片的电极设计
• 3.1.2 介电泳芯片的电极制作
• 3.1.3 微型介电泳池的组装
• 3.2 实验装置的组装和连接
• 3.2.1 主要实验装置
• 3.2.2 连接过程
• 3.3 实验过程概述
• 第四章 细胞的介电响应及其规律
• 4.1 主要试剂和材料、实验计数标准确定
• 4.1.1 主要试剂和材料
• 4.1.2 实验计数标准
• 4.2 酵母细胞的介电响应及其规律
• 4.2.1 实验过程
• 4.2.2 实验现象
• 4.2.3 实验结果与讨论
• 4.3 鸡血红细胞介电响应及其规律
• 4.3.1 实验过程
• 4.3.2 实验现象
• 4.3.3 实验结果及讨论
• 4.4 鱼血细胞、小白鼠红血细胞和人红血细胞的介电响应及其规律
• 4.4.1 鱼血细胞的介电响应及规律
• 4.4.2 小白鼠血细胞介电响应及规律
• 4.4.3 人血细胞的介电响应及规律
• 4.5 五种细胞实验结果比较分析
• 4.5.1 细胞形态
• 4.5.2 对细胞融合的影响
• 4.5.3 电极构型
• 4.6 结论
• 第五章 不同种类细胞的介电分离
• 5.1 鸡血红细胞与酵母细胞的介电分离研究
• 5.1.1 实验分析
• 5.1.2 实验过程
• 5.1.3 实验讨论
• 5.2 正常细胞与变形细胞的介电分离
• 5.3 正常细胞与染毒细胞的介电分离
• 5.3.1 实验分析
• 5.3.2 实验讨论
• 5.4 细胞介电分离的特点
• 5.4.1 细胞介电分离过程
• 5.4.2 细胞介电分离技术的优点
• 5.5 结论
• 第六章 重金属对细胞毒作用机理研究
• 6.1 细胞毒作用研究的意义
• 6.2 铅、铜的危害
• 6.3 主要试剂和材料
• 6.4 Pb（Ⅱ）离子对鸡血红细胞的介电性质影响研究
• 6.4.1 实验过程
• 6.4.2 实验结果及讨论
• 6.5 Cu（Ⅱ）离子对鸡血红细胞的介电性质影响研究
• 6.5.1 实验过程
• 6.5.2 实验结果及讨论
• 6.6 铅、铜毒作用实验结果比较分析
• 6.6.1 相同点
• 6.6.2 不同点
• 6.7 结论
• 第七章 总结与展望
• 7.1 实验总结
• 7.2 研究展望
• 参考文献
• 攻读学位期间发表的学术论文目录
• 致谢