（分析化学专业论文）几种肿瘤细胞和蛋白质纳米生物传感的压电电化学研究.pdf

中文摘要 细胞传感分析新方法的建立、细胞兼容性界面的构建对促进生物医药、 生物技术及组织材料工程发展具有重要作用。研究肿瘤相关抗原的高效电 化学免疫分析新方法对临床癌症早期预警具有现实意义。纳米材料因其特 殊的光、电、磁、热、力学等性能，在生化分析与生物传感领域显示出重 大的应用潜力。本学位论文在简要综述了细胞传感分析以及电化学免疫分 析的进展、压电传感技术以及纳米材料在生化分析领域的应用等的基础上， 利用石英晶体微天平( q c m ) 和电化学技术在细胞行为监测以及蛋白质免疫 传感等方面开展了一些研究工作，主要内容如下： 1 以q c m 对人乳腺癌细胞( m c f 7 ) 在裸金电极上的粘附、生长行为进行了 实时监测。结合显微镜对照实验讨论了q c m 响应与细胞数目和表面覆 盖度的关系。结果发现，在细胞粘附过程中，频率) 和动态电阻俾t ) 改 变是电极表面质量、粘密度以及应力综合作用的结果，并且一定范围内 与细胞的覆盖度成正比。 2 以q c m 实时、动态监测了m c f 7 细胞在壳聚糖多壁碳纳米管 ( c s m w c n t s ) 矛d 壳聚糖( c s ) 修饰电极上的粘附生长行为。讨论了同步记 录的谐振频率和动态电阻响应，发现细胞在c s m w c n t s 修饰电极上 粘附所引起的压电响应均大于c s 修饰电极，表明前者更适于细胞的粘 附和生长。采用m t t 实验、荧光显微镜、循环伏安以及电化学阻抗谱 ( e i s ) 对细胞培养前后的电极进行了表征，支持了q c m 法的结论。 3 提出了一种悬浮细胞的磁固定和电化学检测新方法。制备了正电性磁性 纳米粒子( c m n p s ) ，利用其与细胞的静电作用，在电极上磁固定悬浮细 胞人白血病k 5 6 2 细胞，以q c m 技术监测了磁固定过程。对所固定k 5 6 2 细胞进行循环伏安测试，所得阳极电流峰峰高与细胞活性成正比，籍此 考察了抗肿瘤药5 氟尿嘧啶( 5 f u ) 的细胞毒性，与常规m t t 法吻合。 4 提出了一种仿生复合纳米材料界面固定贴壁肿瘤细胞和电化学检测的 新方法。通过溶液吸附法合成羟基磷灰石多壁碳纳米管( h a m w c n t s ) 并将其修饰在电极表面，以q c m 技术研究了成骨肉瘤细胞m g 6 3 在 h a m w c n t s 修饰电极上的粘附生长过程。h a m w c n t s 具有良好的 生物亲和性和导电性。对所固定的m g 6 3 细胞进行循环伏安测试，所 得阳极电流峰峰高与细胞活性成正比，优化了实验条件，考察了细胞培 养过程中细胞活性以及抗肿瘤药5 氟尿嘧啶( 5 f u ) 的细胞毒性，与常规 m t t 分析法结果一致。 5 以q c m e i s 联用技术原位动态监测了抗人i g g 在几种修饰电极上的吸 附和与人i g g 的免疫反应。分别制各了戊二醛、纳米金( n a n o a u ) 以及多 壁碳纳米管( m w c n t s ) 修饰金电极，记录和讨论了抗体吸附及免疫反应 所引起压电石英晶体( p q c ) 的谐振频率编) 、动态电阻俾1 ) 以及电化学阻 抗等参数。以循环伏安以及电化学阻抗谱法对抗体吸附和抗体一抗原反 应前后的电极进行了表征。比较了抗人i g g 在不同表面的吸附量以及免 疫活性，结果表明，纳米金修饰电极的吸附量最大，其次是多壁碳纳米 管修饰电极，而抗体在几种表面的活性基本一致。同时，利用所得频率 和界面阻抗参数计算了免疫反应的结合常数。 6 基于金微电极以及纳米金制备了一种超灵敏阻抗型甲胎蛋i 刍( a f p ) 免疫 传感器。通过金微电极( 1 0 0g m 直径) 自组装纳米金，实现a f p 抗体固定， 循环伏安扫描以及原子力显微镜( a f m ) 对纳米金固定抗体前后的电极表 面进行了表征。优化了实验条件，与常规金圆盘电极进行了比较，并对 不同浓度a f p 抗原进行了检测，线性范围为0 0 0 5 5 0n gm l ，检测限 为o 7 6p gm l 一。结果表明，该免疫传感器具有超高灵敏度、良好的重 现性和抗非特异性吸附性能，有一定的潜在应用价值。 7 基于载有电子媒介体的纳米复合物膜制备了一种新型无标记安培型癌 胚抗原( c e a ) 免疫传感器。首先合成金纳米粒子和甲苯胺蓝掺杂二氧化 硅纳米粒子，以壳聚糖为交联剂，将两者混合滴干成膜制备了免疫修饰 电极。考察优化了实验条件，并对c e a 进行了检测，线性范围为l 一8 0n g m l 一，检测下限为0 6 5n gm l 。实验结果表明，该免疫传感器具有良好 的伏安响应，纳米粒子的协同作用使响应电流信号大大提高。这种传感 器检测时的非特异性吸附小，灵敏度和稳定性较高。 关键词：细胞，免疫传感器，压电石英晶体微天平，循环伏安，电化学阻 抗谱，纳米粒子，多壁碳纳米管，噻唑兰比色法 i i i a b s t r a c t r e s e a r c h e so nn o v e lc y t o s e n s o r sa n db i o c o m p a t i b l ei n t e r f a c e sa r eo fg r e a t s i g n i f i c a n c ef o ra d v a n c e so fb i o m e d i c a le n g i n e e r i n g ，b i o t e c h n o l o g y , a n dt i s s u e e n g i n e e r i n g t h ed e v e l o p m e n to fn e wa n de f f e c t i v ee l e c t r o c h e m i c a lb i o s e n s o r s f o rt u m o rr e l e v a n ta n t i g e n si si m p o r t a n tf o rt u m o r se a r l yd i a g n o s i si np r a c t i c e n a n o m a t e r i a l so f s p e c i a l n a n o s t r u c t u r e p o s s e s si n t e r e s t i n gp h y s i c a l a n d c h e m i c a l p r o p e r t i e s ，m a k i n g t h e m h i g h l yp r o m i s i n g i n b i o a n a l y s i sa n d b i o s e n s i n ga p p l i c a t i o n s i nt h i sd i s s e r t a t i o n ，t h er e c e n tp r o g r e s so fc e l l b a s e d b i o s e n s i n ga n de l e c t r o c h e m i c a li m m u n o a s s a y , a p p l i c a t i o no fn a n o m a t e r i a l sa n d q u a r t zc r y s t a lm i c r o b a l a n c e ( q c m ) i nb i o c h e m of i e l d sa r er e v i e w e d ，a n da s e r i e so fs t u d i e so nc e l la d h e s i o n ，d e t e c t i o no fc e l lv i a b i l i t y , a d s o r p t i o no f p r o t e i n s a n di m m u n o s e n s o rf a b r i c a t i o nw e r ec a r r i e do u tw i t hq c ma n d e l e c t r o c h e m i c a lt e c h n i q u e s t h es t u d i e sa les u m m a r i z e da sf o l l o w s 1 t h eg o l d e l e c t r o d eq c mw a su s e dt om o n i t o rt h eo n e d a yi n c u b a t i o no f h u m a nb r e a s tc a n c e r c e l l s ( m c f - 7 ) i nc o m b i n a t i o n w i t ha no p t i c a l m i c r o s c o p es i m u l a t i o ne x p e r i m e n tt h a ts h o w st h ec e l l p o p u l a t i o np i c t u r e sa t v a r i o u ss t a g e s ，t h eq c m r e s p o n s e st ot h ec e l l s a d h e s i o n ，s p r e a d i n ga n d p r o l i f e r a t i o no nt h ee l e c t r o d e s u r f a c e a r ed i s c u s s e d t h er e s o n a n t f r e q u e n c y ( 蛳) a n dt h em o t i o n a lr e s i s t a n c e ( a ri ) r e s p o n s e sw e r ef o u n d m a i n l yf r o mm i x e de f f e c t so fm a s s ，v i s c o d e n s i t ya n ds u r f a c es t r e s s ，a n di n i v p r o p o r t i o nt ot h ec e l lc o v e r a g e 2 t h eq c mw a su s e dt om o n i t o rt h ea d h e s i o no fm a m m a l i a nc e l l so na c h i t o s a n ( c s ) m u l t i w a l l e dc a r b o nn a n o t u b e s ( m w c n t s ) c o m p o s i t em o d i f i e d g o l de l e c t r o d e t h eh u m a nb r e a s tc a n c e rc e l l s ( m c f 一7 ) w e r ea d h e r e dt oa n d g r o w no nt h ec s m w c n t sf i l mm o d i f i e dg o l ds u r f a c eo ran e tc sf i l m m o d i f i e dg o l ds u r f a c e ，a n dt h ep r o c e s so fw h i c hw a sc o n t i n u o u s l ym o n i t o r e d a n dd i s p l a y e db yc h a n g e so ft h e 蛳a n da r io ft h eq c m t h ea t t a c h m e n t r a t ea n dv i a b i l i t yo ft h ec e l l sw h e np r o l i f e r a t i n go nt h et w os u r f a c e sw e r e d e t e c t e db yt h em t ta s s a y t h ep r e s e n c ea n ds t a t eo fc e l l so nt h ee l e c t r o d e s u r f a c ew e r ec o n f i r m e db yt h ef l u o r e s c e n tm i c r o s c o p y c y c l i cv o l t a m m e t r y a n de l e c t r o c h e m i c a li m p e d a n c es p e c t r o s c o p yo ft h ef e r r i c y a n i d e f e r r o c y a n i d e c o u p l ew e r ee x a m i n e db e f o r ea n d a f t e rt h ec e l la d h e s i o n 3 as i m p l ep r o t o c o lw a sp r o p o s e df o rr a p i dm a g n e t i ci s o l a t i o n , i m m o b i l i z a t i o n a n de l e c t r o c h e m i c a ld e t e c t i o no fl e u k e m i ak 5 6 2c e l l sv i at h e i rd e c o r a t i o n w i t hc a t i o n i cm a g n e t i cn a n o p a r t i c l e s ( c m n p s ) t h ec m n p sm o d i f i e dl i v i n g c e l l sc o u l db er a p i d l yi s o l a t e df r o mt h em e d i u ma n di m m o b i l i z e df i r m l yo n t h ee l e c t r o d es u r f a c ev i aam a g n e t i cf i e l d t h e c y c l i cv o l t a m m e t r i c e x p e r i m e n t so ft h ec e l l si m m o b i l i z e da tg l a s s yc a r b o ne l e c t r o d ee x h i b i t e da l l i r r e v e r s i b l ea n o d i cc u r r e n tp e a kw h o s e h e i g h ti sp r o p o r t i o n a lt oc e l lv i a b i l i t y , a n dt h e5 - 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a n t i g e nr e a c t i o n s w ef o u n d t h a tt h ea m o u n tf o ra n t i b o d ya d s o r p t i o nw a st h eg r e a t e s to nt h ec o l l o i da u m o d i f i e ds u r f a c e ，a n dt h a ta tm w c n tr a n k e dt h es e c o n d , w h i l et h es p e c i f i c b i o a c t i v i t yw a sa l m o s ti d e n t i c a l o nt h ef o u rk i n d so fs u r f a c e s t w o p a r a m e t e r ss i m u l t a n e o u s l yo b t a i n e da tt h ec o l l o i da um o d i f i e ds u r f a c e ，蛳 a n da g ( i n t e r f a c i a lc a p a c i t a n c e ) ，h a v eb e e nu s e dt oe s t i m a t et h ea s s o c i a t i o n c o n s t a n to ft h ei m m u n o r e a c t i o n 6 a nu l t r a s e n s i t i v ei m p e d a n c ei m m u n o s e n s o rf o rt h ed e t e c t i o no fh u m a na l p h a f e t o p r o t e i n ( a f p ) h a sb e e nf a b r i c a t e db a s e do na um i c r o e l e c t r o d ea n dg o l d n a n o p a r t i c l e ( n a n o a u ) an a n o a um o n o l a y e rw a sa s s e m b l e do nt h ea u m i c r o e l e c t r o d e ( d = 1 0 0p n l ) t oi m m o b i l i z ea f pa n t i b o d y ( a n t i a f p ) ，t h e e l e c t r o d eb e f o r ea n da f t e ra n t i - a f pm o d i f i c a t i o nw a sc h a r a c t e r i z e db yc y c l i c v o l t a r n m e t r y ( c v ) a n da t o mf o r c em i c r o s c o p y ( a f m ) t h e f a c t o r s i n f l u e n c i n gt h ep e r f o r m a n c eo ft h ei m m u n o s e n s o rw e r es t u d i e di nd e t a i l d i f f e r e n tc o n c e n t r a t i o n so fa f pa n t i g e nw e r ed e t e r m i n e da n dt h er e s u l t s w e r ec o m p a r e dw i t ht h en o r m a la ud i s ke l e c t r o d e t h er c tr e s p o n s ew a s p r o p o r t i o n a lt ol o g a r i t h mo fa f pc o n c e n t r a t i o nr a n g i n gf r o m0 0 0 5 - 5 0n g a n dt h ed e t e c t i o nl i m i tw a s0 7 6p gm l t h ep r e s e n t e di m m u n o s e n s o r i su l t r a s e n s i t i v e ，s e l e c t i v e ，a n dp r o m i s i n gf o rc l i n i c a li m m u n o a s s a y s 7 an o v e ll a b l e f l e ea m p e r o m e t r i ci m m u n o s e n s o rf o rt h ed e t e r m i n a t i o no f v i i c a r c i n o e m b r y o n i ca n t i g e n ( c e a ) b a s e do nn a n o c o m p o s i t ec o n t a i n i n g e l e c t r o nm e d i a t o rh a sb e e nd e v e l o p e d f i r s t l yg o l dn a n o p a r t i c l e ( n a n o a u ) a n dt o l u i d i n eb l u ed o p e d - s i l i c an a n o p a r t i c l e ( t b - s i l i c a ) w e r es y n t h e s i z e d ， a f t e rm i x i n gw i t hc h i t o s a n ( c s ) ，t h en a n o a u c s t b - s i l i c an a n o c o m p o s i t e w a sc a s to nt h ee l e c t r o d es u r f a c et op r e p a r ei m m u n oe l e c t r o d e t h ef a c t o r s i n f l u e n c i n g t h e p e r f o r m a n c eo ft h ea m p e r o m e t r i ci m m u n o s e n s o rw e r e s t u d i e di nd e t a i l d i f f e r e n tc o n c e n t r a t i o n so fc e aa n t i g e nw e r ed e t e r m i n e d a n dt h ec u r r e n tr e s p o n s ew a sp r o p o r t i o n a lt oc e ac o n c e n t r a t i o nr a n g i n g f r o m1t o8 0n gm l 1a n dt h ed e t e c t i o nl i m i tw a s0 6 5 p gm l 一t h e n a n o c o m p o s i t em o d i f i e de l e c t r o d ee x h i b i t e d e x c e l l e n tr e d o xr e v e r s i b i l i t ya n d s e n s i t i v i t yd u et os y n e r g i s t i ce f f e c to fn a n o p a r t i c l e s t e s t sp e r f o r m e dw i t h t h i si m m u n o s e n s o rs h o w e dh i g hs e l e c t i v i t ya n ds t a b i l i t y k e y w o r d s ：c e l l ，i m m u n o s e n s o r , q u a r t zc r y s t a lm i c r o b a l a n c e ，c y c l i c v o l t a m m e t r y , e l e c t r o c h e m i c a l i m p e d a n c es p e c t r o s c o p y ，n a n o p a r t i c l e s ， m u l t i w a l l e dc a r b o nn a n o t u b e s ，m t ta s s a y v i i i 湖南师范大学学位论文原创性声明 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进 行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不含任 何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要 贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明 的法律结果由本人承担。 学位论文作者签名：覆芬县 7 o o7 年石月j 2 日 湖南师范大学学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意 学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文 被查阅和借阅。本人授权湖南师范大学可以将本学位论文的全部或部分内 容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存 和汇编本学位论文。 本学位论文属于 1 、保密口，在年解密后适用本授权书。 2 、不保密s o ( 请在以上相应方框内打“ ) 作者签名：疆芬包日期：为。7 年月j z 日 导师签名拶舒氆一泐：妒7 年月f 钞日 几种肿瘤细胞和蛋白质纳米生物传感的压电电化学研究 第一章绪论弟一早三百下匕 细胞传感与免疫分析已成为生命分析化学的重要研究领域。制备优良 的可对细胞以及免疫分子进行检测和实时监测的生物传感器是当前分析化 学家们研究的热点之一。电化学生物传感器是生物传感研究领域的一个重 要分支，肿瘤细胞和相关免疫蛋白是肿瘤预防、诊断以及治疗的重要对象， 纳米材料因其特殊的性能在生物传感等领域的应用越来越广泛。随着社会 的发展，纳米与传感技术的进步以及人类健康对分子诊断的要求，新的细胞 分析以及免疫检测的方法将得到不断发展。绪论部分主要介绍了生物传感 器尤其细胞传感分析以及免疫蛋白检测分析方面的研究内容和相关进展， 同时介绍了部分纳米材料的特点和应用、压电石英晶体微天平的原理和在 生物传感领域应用进展等。 1 1 生物传感器 生物传感器是指用固定化的生物体成分( 酶、抗原、抗体、激素、核酸 等) 或生物体本身( 细胞、细胞器、组织等) 作为敏感元件的传感器。图1 1 是 生物传感器基本构成示意图 1 1 。电化学生物传感器则是指由生物材料作为敏 感元件，电极( 固体电极、离子选择性电极、气敏电极等) 作为转换元件，以电 势或电流为特征检测信号的传感器。由于使用生物材料作为传感器的敏感 元件，所以电化学生物传感器具有高度选择性，是快速、直接获取复杂体系 组成信息的理想分析工具。一些研究成果已在生物技术、食品工业、临床 检测、医药工业、生物医学、环境分析等领域获得实际应用5 1 。根据敏感 博+ 学位论文 1 y r ；o # n s w f f c c 1 so g “a l f i g 卜1a s c h e m a t i cr e p r e s e n t a t i o no f b i o s e n s o r s 元件所用生物材料的不同，电化学生物传感器分为酶电极传感器、微生物电 极传感器、组织与细胞电极传感器、电化学免疫传感器、电化学d n a 传感 器等 1 6 - 2 1 】。本节重点介绍与细胞以及免疫蛋白相关的电化学传感分析。 1 1 1 细胞传感分析 细胞是组成有机体的形态和功能的基本单位对细胞结构和活动的 研究足生命科学探索的重要基础。细胞传感分析以活细胞作为探测单元或 传感元件，通过检测活细胞的基本功能信息、细胞对化合物的响应等，实 时、定量地确定细胞的生活状态和被分析物性质。这种分析手段从细胞整 体水平为研究者提供信息，并且具有敏感度高、选择性好、响应迅速，在生 物医学、食品工程、环境监测和药物开发中有广泛的应用。 11i 1 细胞传感分析概迷 细胞电生理行为研究。神经细胞、心肌细胞和内分泌细胞等可兴奋细 胞在外界刺激下( 如光、电、药物等) 均可产生动作电位响应。膜片钳( p a t c h c l a m p ) 技术可以直接测量这种细胞膜电位，但不能耦合测量多个细胞。微细 加工技术能够制作平面微电极阵列( m e a ) 和场效应阵列，可以同步、无损地 记录多个可兴奋细胞或组织的动作电位的传播【2 ”，以及同时研究神经元的 电生理现象和细胞间的通讯。 几种肿瘤细胞和蛋白质纳米生物传感的压电电化学研究 单细胞功能分析。活体细胞实时监测可以获取单个细胞的生长、发育 和凋亡的功能信息，是全面了解细胞生理性能及其机制的重要基础。整合 利用各种专项传感器，可全面检测细胞的基本功能信息。将离子敏感微电 极( i s m e ) 和荧光成像等其它工具结合，可精确和清晰地监测细胞内环境中 的矿、c 1 、n i - h + 、m 9 2 + 和c a 2 + 等多种离子浓度的变化口3 1 。还可以利用细胞 传感器和h + 敏场效应管等结合测定细胞外微环境的p h 值变化，定量计算细 胞的酸化率，从而分析细胞的代谢率【2 4 】等。 细胞粘附力学行为研究。细胞粘附行为与细胞转移特别是肿瘤细胞的 侵袭息息相关，对于医用材料开发以及组织工程具有重要意义，而细胞力 学行为也是其中研究的重要方面。许多外界因素可以改变活细胞的性能和 特性。在外界因素影响下，细胞将进行自身调整以适应这种变化。例如， 某些细胞在荷尔蒙刺激下会产生移动【2 5 1 ，病毒感染会导致某些细胞细胞骨 架的变化【2 6 】。研究活细胞的粘附力学性能可以提供一种测量外界因素改变 生物活性的方法，也可为活细胞的自身性能研究和响应提供新的研究工具。 、 a n t o n i k 等【2 7 】利用微细加工技术蚀刻出微米级的悬臂梁对m d c k 细胞进行了 研究。他们把细胞培养在沉积有s i 3 n 4 的一侧。m d c k 细胞的机械运动会引 起悬臂梁的偏转，不同毒素的刺激下引起悬臂梁不同程度的偏转。 药物筛选。大多数细胞自身具有粘附性，培养在电极上的细胞形状和 运动状态的变化，会引起贴壁界面阻抗变化。k e e s e 等【2 8 】设计了一种能实时、 连续、定量跟踪哺乳动物细胞变化的传感器- - e c i s ( e l e c t r i cc e l l s u b s t r a t e i n t e r a c t i o ni m p e d a n c es e n s o r ) 。细胞进行体外培养，检测传感器上细胞生长 状态变化可实现快速、高通量的药物筛选。利用细胞传感器进行的药效测 飞 博士学位论文 试在药物筛选和临床诊断方面可以发挥巨大的作用，不但可以通过细胞信 号响应确定药物对细胞的效用，还可以确定对药物反映的细胞特异性。 w o o l l e y 等 2 9 】利用金电极测量了活细胞的阻抗改变或电位变化，对不同类型 的抗癌药物进行测试，筛选出阿霉素( a d r i a m y c i n ) 、顺铂( c i s p l a t i n ) 等对卵巢 癌和乳腺癌等细胞有作用的药物，以及紫杉萜( t a x o t e r e ) 等无效的药物，实 验结果与扫描电镜和m t t 比色分析法的测试结果一致。 环境监测。细胞对外界环境比较敏感，选用适当的装置或元件可将细 胞状态的变化转化成光、电、声等可测的物理信号，定性定量地进行环境 监测【3 0 1 。例如，对于重金属的浓度测量，与常用方法原子吸收光谱和等离 子体质谱等相比，细胞传感检测法准确度高，检测限低，可达2 5 0n m o ll ， 而且检测快速，还可以筛选出基因表达的最优化条件。k i z e k 等【3 1 】发明了一 种监测环境质量的细胞传感器，通过检测细胞生长过程中j u n 蛋白表达量的 变化，可以定量检测环境中重金属z n 2 + 的浓度。还有一些具有发光特性的细 菌或用荧光素酶基因设计的细菌【3 2 1 ，也可以对一些重金属产生敏感，基于 这种细菌的生物传感器可以用来进行环境监测。 1 1 1 2 细胞电化学传感分析 研究细胞的传统方法主要包括显微技术、分光光度法和流式细胞技术 等。分光光度法主要指四甲基偶氮唑盐( m t t ) 比色法p 3 1 ，该法可定量检测活 细胞的活力，研究各种药物对细胞的作用。流式细胞技术是可对细胞或亚 细胞器进行快速测量的新型分选技术和分析技术，其特点是测量速度快， 可进行多参数测量。然而，这几种技术具有一些不足之处，或者仪器昂贵 或者操作复杂，而且细胞的生长过程及药物对细胞的作用不能得到实时跟 4 几种肿瘤细胞和蛋白质纳米生物传感的压电电化学研究 踪监测。基于电化学的传感分析技术操作简便、仪器廉价、可实现现场连 续监测，已被逐渐应用于细胞分析。 1 9 8 9 年，m a t , s 哪g a 等p 川利用热解石墨工作电极，对老鼠噬碱性白血 病细胞( m 3 l 1 ) 进行了检测，开拓了伏安法在动物细胞研究方面的应用。c i 等网对白血病病人骨髓中红细胞和白细胞的伏安行为进行了研究，发现红 细胞的伏安行为与白血病的原始期密切相关。在此基础上，他们还对人白 血病细胞( h l 6 0 ) 和人红白血病细胞( h e l ) 的伏安行为进行了研究3 卵，评估 了一系列抗肿瘤药物( 5 氟尿嘧啶、足叶乙甙等) 的细胞毒性。l u o 等m 研究了肿瘤细胞u 9 3 7 的伏安行为，评估了咖啡酸的细胞毒性。l i 等利用玻 碳电极对人乳腺癌细胞( m c f 7 ) 的伏安行为进行了研究，并评估了薯蓣皂甙 的细胞毒性作用p 1 1 。 最近，纳米材料的引入丰富了细胞电化学研究，国内的鞠幌先小组在 此方面开展了大量工作。他们【4 2 4 3 1 基于金纳米粒子与细胞之间的相互作用 将癌细胞固定在金纳米粒子修饰碳糊电极表面，进行了不同种类癌细胞的 电化学研究，并且评价了抗肿瘤药物的细胞毒性及其它因素对细胞活性的 影响。d i n g 4 4 等利用糖与凝集素特异性结合，通过凝集素量子点标记，实 时对细胞表面糖蛋白进行了电化学检测。g u o 等h 5 1 将碳纳米管修饰电极用于 研究人乳腺癌细胞( m c f 7 ) 的电化学行为，并考察了抗癌药物5 氟尿嘧啶的 细胞毒性作用。本小组m 6 1 通过制备羟基磷灰石碳纳米管修饰电极对成骨肉 瘤细胞进行了电化学分析，并监测了细胞生长以及评估了细胞毒性。研究 结果表明，用碳纳米管对电极表面进行修饰可大幅度提高细胞的伏安响应 信号。 博士学位论文 阻抗技术已成功用于实时监测细胞的粘附过程和药物对细胞的作用。 细胞可看作是绝缘体，其在电极表面的粘附、铺展和增殖会阻碍电极与溶 液之间的电子传递，导致电极界面阻抗发生变化。美国的g i a e v e r d 、组在细 胞一基底界面阻抗研究方面做了大量工作，他们开发的e c i s ( e l e c t r i c c e l l s u b s g a t ei m p e d a n c es e n s i n g ) 系统已经在细胞生长迁移、损伤一修复、细 胞基底膜相互作用等众多研究领域得到广泛应用【4 孔。他们将细胞接种在 培养皿底部面积较小的金电