基于微流控芯片的酒精对人乳腺癌细胞MCF-7迁移影响的研究

论文摘要

乳腺癌是女性最常见的恶性肿瘤,对女性的危害极大,平均每10个女性中有一个会在她们的一生中检测出患有乳腺癌。流行病学表明饮酒与乳腺癌恶化之间存在联系,但在这种联系中起决定作用的分子机制尚未完全阐明。肿瘤转移是恶性肿瘤最显著的生物特性之一,也是临床肿瘤病人的主要死因。所以研究酒精刺激后乳腺癌细胞的迁移行为可以为更好地理解和治疗乳腺癌提供科学依据。传统的研究细胞迁移的方法有Boyden小室法和细胞划痕法,这两种方法简单易行,但也存在一些缺陷。Boyden小室法难以观察细胞的迁移过程,划痕法可以观察到迁移过程,但对迁移研究至关重要的伤口边缘细胞会在形成伤口的过程中受损。为了克服这些缺陷,在本研究中,我们设计并制备了一种微流控芯片来研究酒精对人乳腺癌细胞MCF-7在迁移方面的影响。该芯片利用细胞培养基与胰蛋白酶液形成的层流对生长在管道底部的单层细胞实现可控区域性消化,进而构建出边缘细胞无损伤的细胞划痕模型。本实验实现了芯片内层流的制备,分析了液流流速与液流宽度关系,零推力层流各液流变化,确定了用于细胞迁移实验的层流模式,随后实现了芯片内乳腺癌细胞MCF-7的培养,完成了细胞毒性实验,构建了芯片内细胞划痕模型,观察了酒精对乳腺癌细胞MCF-7迁移的影响。细胞毒性实验表明,细胞活力随酒精浓度增大及作用时间延长而降低。在0,22,43,65 mmol/L的酒精浓度作用24h后,细胞活性分别为100%,99.6%,99.4%,98.4%,证明实验选用的三个酒精浓度可以继续进行后续迁移实验。单个细胞迁移实验展现了单个细胞迁移出原细胞群体的过程,且该过程只需6 h。酒精对乳腺癌细胞MCF-7迁移影响实验结果表明,在37℃,5% CO2培养条件下,细胞在不同浓度酒精中（0,22,43,65 mmol/L）培养24 h后,最大迁移距离分别为218、231、283、332μm。经统计,随着实验用的酒精浓度增加,细胞迁移数量和面积也增加,阐明了酒精对乳腺癌恶化的危害。该研究可为乳腺癌细胞的迁移研究建立平台,为进一步研究乳腺癌细胞MCF-7迁移这一重要现象的分子机理提供了有效的技术手段,并有利于将该研究方法推广到更多的生物学领域中。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 文献综述
• 第一章 微流控芯片的研究进展
• 1.1 序言
• 1.2 微流控芯片的发展
• 1.3 微流控芯片在细胞上的应用
• 第二章 乳腺癌及酒精对乳腺癌影响的研究进展
• 2.1 序言
• 2.2 乳腺癌疾病
• 2.2.1 乳腺癌分类
• 2.2.2 乳腺癌生物学
• 2.3 乳腺癌的治疗
• 2.3.1 化疗法
• 2.3.2 激素替代疗法
• 2.3.3 单克隆抗体疗法
• 2.4 饮酒与乳腺癌的关系
• 本研究的目的和意义
• 实验研究
• 第三章 芯片制备及层流的物理学分析
• 3.1 试剂与仪器
• 3.2 实验方法
• 3.2.1 微管道层流形成原理
• 3.2.2 芯片设计及制备
• 3.2.3 液体流速与层流宽度研究
• 3.2.4 零推力层流液流研究
• 3.3 结果与分析
• 3.3.1 层流形成及分析
• 3.3.2 液体流速与层流宽度分析
• 3.3.3 零推力层流液流结果分析
• 3.4 讨论
• 3.5 小结
• 第四章 芯片内细胞培养及酒精对细胞的毒性实验
• 4.1 试剂与仪器
• 4.2 实验方法
• 4.2.1 芯片包被
• 4.2.2 芯片内细胞培养及接种
• 4.2.3 细胞毒性实验
• 4.3 结果与分析
• 4.3.1 芯片内细胞培养及接种
• 4.3.2 细胞毒性实验结果
• 4.4 讨论
• 4.5 小结
• 第五章 细胞划痕模型构建及细胞迁移分析
• 5.1 试剂与仪器
• 5.2 实验方法
• 5.2.1 层流法细胞划痕模型的构建
• 5.2.2 细胞迁移研究
• 5.3 结果与分析
• 5.3.1 层流法细胞划痕模型的构建
• 5.3.2 细胞迁移结果分析
• 5.4 讨论
• 5.5 小结
• 总结与展望
• 参考文献
• 缩略词
• 致谢
• 作者简介