抗癌药物作用后三种肿瘤细胞膜超微结构的原子力显微镜研究

论文摘要

细胞膜完整性是决定细胞生物学特性的基础,细胞膜结构和功能的变化,直接影响着细胞正常功能的发挥,故从微米级到纳米级对细胞膜超微结构的研究具有极其重要的作用。原子力显微镜（Atomic Force Microscopy, AFM）是细胞生物学领域的新兴探测技术,能提供高分辨率的2-D和3-D膜结构图像信息。采用AFM技术,对秋水仙碱和阿糖胞苷作用后的Hela、HepG2和C6细胞形态和超微结构进行研究。不仅对于药物作用肿瘤细胞早期凋亡诊断以及药物与细胞相互作用研究意义重大。同时,还有助于通过细胞膜实时动态分析,实现药物作用机理快速高效性和构建新的药物筛选模型。本试验首先对AFM成像条件进行了探索,用不同浓度的戊二醛对Hela细胞固定不同的时间后,所制备的标本进行扫描,筛选理想的细胞图像制备条件,以便了解细胞的真实形貌。随后AFM扫描不同浓度、不同时间秋水仙碱和阿糖胞苷作用后的Hela、HepG2和C6细胞,观察用药后三种细胞的形态及细胞膜超微结构的变化,并分析细胞膜粗糙度的变化趋势。同时,利用MTT方法检测三种细胞在用药后的存活率,并用显微镜观察三种细胞的形态变化。研究结果如下:1) Hela细胞用1 %的戊二醛固定5 min时,AFM轻敲模式扫描得出的Hela细胞图片质量最佳。2) MTT检测结果表明Hela、HepG2、C6细胞在100μg·mL-1秋水仙碱作用60 min时,三种细胞的存活率分别是88.31 %、89.15 %、84.59 %;在2.5μg·mL-1阿糖胞苷作用60 min时,Hela、HepG2、C6细胞的存活率分别是85.59 %、85.83 %、83.07 %。而在此浓度和时间下,可见光下只显示部分Hela、HepG2细胞变圆;C6细胞突出变短、变细。提示三种细胞在试验设计的药物浓度和时间作用下,其生长活性良好。3) Hela、HepG2、C6细胞在两种药物作用下超微结构变化相似,即随着药物浓度的升高和作用时间的延长,膜表面起伏增加,颗粒增大、增多,甚至出现较多、较深的孔洞;通过细胞膜均方根粗糙度统计分析显示,三种肿瘤细胞在秋水仙碱和阿糖胞苷作用下,膜的粗糙度呈上升趋势,RMS值与药物浓度和作用时间呈正相关。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 文献综述
• 第一章 原子力显微镜在生命科学中的应用
• 1.1 原子力显微镜简介
• 1.1.1 AFM 的发展
• 1.1.2 AFM 的工作原理简介
• 1.1.3 AFM 成像技术要点
• 1.2 AFM 在细胞生物学方面的应用
• 1.2.1 AFM 对细胞形态学的研究
• 1.2.2 AFM 对细胞结构动态的研究
• 1.2.3 AFM 对细胞力学性质的研究
• 1.3 AFM 在分子生物学方面的研究
• 1.3.1 AFM 对核酸的研究
• 1.3.2 AFM 对蛋白质的研究
• 1.3.3 AFM 在分子识别中的应用
• 1.4 AFM 在药学研究中的应用
• 1.4.1 AFM 在药学形态研究中的应用
• 1.4.2 AFM 应用于评价药物的治疗
• 1.4.3 AFM 应用于新药发明
• 1.5 AFM 对肿瘤细胞的观察与应用
• 1.5.1 AFM 对癌细胞动态研究
• 1.5.2 AFM 检测癌细胞之间的相互作用
• 1.5.3 AFM 对癌细胞表面结构的观察
• 1.6 AFM 在其他方面的应用
• 1.7 小结
• 试验研究
• 第二章 原子力显微镜对HELA 细胞成像条件的探索
• 2.1 材料
• 2.1.1 试验细胞
• 2.1.2 主要试剂
• 2.1.3 试验仪器
• 2.2 方法
• 2.2.1 Hela 细胞培养
• 2.2.2 AFM 样品制备
• 2.2.3 AFM 成像模式和AFM 针尖的选择
• 2.2.4 AFM 对Hela 细胞的观察
• 2.3 结果与分析
• 2.3.1 戊二醛浓度的选择
• 2.3.2 戊二醛固定时间的选择
• 2.4 讨论
• 2.4.1 戊二醛浓度和时间的选择
• 2.4.2 扫描区域与扫描频率的选择
• 2.4.3 探针选择
• 2.4.4 成像模式的选择
• 2.5 小结
• 第三章 秋水仙碱作用后三种肿瘤细胞膜超微结构的原子力显微镜研究
• 3.1 材料
• 3.1.1 试验细胞系
• 3.1.2 试剂材料
• 3.2 方法
• 3.2.1 Hela、HepG2、C6 细胞的培养
• 3.2.2 秋水仙碱浓度和时间设计
• 3.2.3 秋水仙碱作用三种细胞
• 3.2.4 MTT 检测
• 3.2.5 AFM 样品制备
• 3.2.6 AFM 成像
• 3.2.7 试验数据统计分析
• 3.3 结果及分析
• 3.3.1 MTT 检测三种细胞的存活率
• 3.3.2 可见光下的 Hela、HepG2、C6 细胞形态
• 3.3.3 Hela、HepG2、C6 细胞的 Rms 统计
• 3.3.4 秋水仙碱作用下的 AFM 形貌图像比较
• 3.4 讨论
• 3.4.1 MTT 检测三种细胞的存活率情况
• 3.4.2 可见光对秋水仙碱作用于三种细胞后的观察
• 3.4.3 MTT 检测三种细胞的存活率情况
• 3.5 小结
• 第四章 阿糖胞苷作用后三种肿瘤细胞膜超微结构的原子力显微镜研究
• 4.1 材料
• 4.1.1 试验细胞系
• 4.1.2 试剂材料
• 4.2 方法
• 4.2.1 Hela、HepG2、C6 细胞的培养
• 4.2.2 阿糖胞苷浓度和时间设计
• 4.2.3 阿糖胞苷作用三种细胞
• 4.2.4 MTT 检测
• 4.2.5 AFM 样品制备
• 4.2.6 AFM 成像
• 4.2.7 试验数据统计分析
• 4.3 结果及分析
• 4.3.1 MTT 检测三种细胞的存活率
• 4.3.2 可见光下的Hela、HepG2、C6 细胞形态
• 4.4 讨论
• 4.4.1 MTT 检测三种细胞的存活率情况
• 4.4.2 可见光对阿糖胞苷作用于三种细胞后的观察
• 4.4.3 AFM 对阿糖胞苷作用于三种细胞后的观察
• 4.5 小结
• 结论
• 参考文献
• 致谢
• 作者简介