微流控芯片細(xì)胞分選平臺(tái)的構(gòu)建及其在上皮細(xì)胞間質(zhì)轉(zhuǎn)化研究中的應(yīng)用.pdf

1、目的:細(xì)胞體外實(shí)驗(yàn)是生物醫(yī)學(xué)研究中不可缺少的重要組成部分，通過對(duì)細(xì)胞遷移、細(xì)胞間相互作用等細(xì)胞生命活動(dòng)的相關(guān)體外實(shí)驗(yàn)研究，將能夠揭示疾病的發(fā)生發(fā)展和其他生物學(xué)現(xiàn)象的內(nèi)在規(guī)律。這就要求體外實(shí)驗(yàn)?zāi)軌蚋玫啬M體內(nèi)環(huán)境，使研究結(jié)果更接近于體內(nèi)實(shí)際。但傳統(tǒng)的對(duì)單一細(xì)胞進(jìn)行研究的方法卻不能滿足這一要求，迫切需要采取多種細(xì)胞共培養(yǎng)的模式，以滿足生命科學(xué)領(lǐng)域研究中對(duì)細(xì)胞功能分析的需要。目前共培養(yǎng)技術(shù)面臨的一個(gè)重要問題是，如何將共培養(yǎng)后的細(xì)胞分離出來，

2、以便于后續(xù)的生物學(xué)檢測(cè)。因此，細(xì)胞分選正日益成為細(xì)胞共培養(yǎng)檢測(cè)的首要任務(wù)。研究表明，不同種類的細(xì)胞，其大小多存在差異，據(jù)此可對(duì)細(xì)胞進(jìn)行分選。本文擬構(gòu)建一個(gè)可用于細(xì)胞分選的電場(chǎng)驅(qū)動(dòng)的微流控芯片平臺(tái)，在該平臺(tái)上進(jìn)行人肺腺癌細(xì)胞A549與人肺支氣管上皮細(xì)胞16HBE的共培養(yǎng)及細(xì)胞分選，進(jìn)一步還將進(jìn)行上皮細(xì)胞-間充質(zhì)轉(zhuǎn)化(epithelial-mesenchymaltransition，EMT)的相關(guān)研究。
　　 方法:設(shè)計(jì)并構(gòu)建一個(gè)可

3、用于細(xì)胞分選的電驅(qū)動(dòng)的微流控系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括一個(gè)微流控芯片、電子差分放大器及LabView數(shù)據(jù)處理分析系統(tǒng)等部分。將人肺腺癌細(xì)胞A549與人肺支氣管上皮細(xì)胞16HBE制備成細(xì)胞混合懸液并加入微流控芯片內(nèi)，因該兩種細(xì)胞大小不同，進(jìn)入檢測(cè)區(qū)將產(chǎn)生不同信號(hào)。通過程序設(shè)定，可依據(jù)該差異可控制雙極雙擲繼電器(DoublePoleDoubleThrow，DPDT)的電壓轉(zhuǎn)換，利用其產(chǎn)生的瞬變低壓直流電作驅(qū)動(dòng)力，來捕捉細(xì)胞完成目標(biāo)細(xì)胞分選。然后對(duì)分選

4、后的細(xì)胞進(jìn)行臺(tái)盼藍(lán)染色，鑒定其活性。鑒定完畢后，將分選后的細(xì)胞置于微流控芯片上繼續(xù)培養(yǎng)，Hoechst33342/PI雙染檢測(cè)證實(shí)細(xì)胞凋亡率在一定范圍內(nèi)，后向微流控芯片內(nèi)加入TGF-β1(Transforminggrowthfactorbeta，轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子-β1)，誘導(dǎo)A549和16HBE發(fā)生EMT，檢測(cè)并分析該兩種細(xì)胞單獨(dú)培養(yǎng)以及共培養(yǎng)時(shí)EMT的不同變化。
　　 結(jié)果:1.依據(jù)流體力學(xué)及電學(xué)原理，成功構(gòu)建了一個(gè)可用于細(xì)胞分選

5、的電驅(qū)動(dòng)微流控芯片系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了按細(xì)胞尺寸大小分選細(xì)胞目的，即在電驅(qū)動(dòng)下，直徑較大的A549細(xì)胞進(jìn)入了微流控芯片平臺(tái)上部的收集通道，直徑較小的16HBE細(xì)胞則進(jìn)入了平臺(tái)下部的收集通道;而且，臺(tái)盼藍(lán)染色顯示，電分選后，該兩種細(xì)胞活性均良好。此后，再將該兩種細(xì)胞在微流控芯片上連續(xù)培養(yǎng)48小時(shí)，亦未見顯著細(xì)胞凋亡，凋亡指數(shù)(AI)＜10％;2.TGF-β1誘導(dǎo)后，細(xì)胞在單獨(dú)培養(yǎng)模式下，16HBE較A549發(fā)生EMT所需時(shí)間分別為36小時(shí)和24小