[00127133]基于新型微电极的单细胞胞吐研究

细胞信号转导是研究生物信息流或细胞通讯的重要前沿课题,其基本思想已广泛深入到生命科学的各个领域,为解决生命科学许多问题提供了重要理论和实践支持。在细胞信号转导的众多形式中,以释放特定生化或化学信息为手段的细胞胞吐,在生命的进程中具有尤其重要的地位。细胞胞吐的研究对生命科学发展有着重要的理论和现实意义。在很长一段时间内,受分离手段和检测灵敏度等因素所限,只能对大量细胞进行总体分析,所得的分析信号是众多细胞信号的统计平均值,这种多细胞分析方法在一定程度上限制了对细胞的更深入的研究和认识。 随着细胞生理研究的深入,发现单个细胞的变化还关系到癌症,神经疾病等疾病发生、发展和治疗,要求人们对细胞的研究必须以单个细胞为基础。单细胞分析已经成为21世纪分析化学前沿的热点之一。单细胞分析的实现,对于生物学研究而言,将不仅是一种技术上的进步,也是对研究方法和研究内容的极大扩充。如同单分子技术一样,单细胞分析正在引起科学界越来越广泛的重视,而单细胞分析技术的研究与发展,也正在成为分析科学中的一个新兴的前沿领域。 自Wightman等将碳纤维微电极应用于单细胞的测试以来,多数单细胞实验的测定均以碳纤维微电极为实验工具,碳纤维微电极的稳定性以及灵敏度等将直接影响着实验结果。传统的碳纤维微电极的制备过程具有操作繁琐、效率低、需要显微操作、以及电极容易泄漏等不足。 氧化铟锡ITO（Indium Tin Oxide）或掺锡的氧化铟（Tin-doped Indium Oxide）是目前研究和应用较多的透明导电材料。ITO膜对基片有很好的吸附性,并具有化学惰性,同时ITO材料具有很好的光刻性能,便于细微加工。由于上述优良的性能,近年来ITO材料也已经在国内外分析化学领域得到应用。 本研究在调研前期文献的基础上,自选研究方向,将ITO玻璃依次通过清洗、涂布增粘剂、涂光刻胶、前烘、曝光、显影、后烘、初检、坚膜等程序构建新型ITO微孔电极,以弥补传统碳纤维电极在细胞实验等方面的不足。在一定浓度的去甲肾上腺素PBS溶液及PBS中,分别以ITO微孔电极、ITO阵列微孔电极为工作电极,银-氯化银电极为参比电极,铂电极为对电极,利用辰华电化学工作站进行循环伏安（CV）扫描,测试电极对去甲肾上腺素响应的灵敏度。实验结果表明： 1、严格控制曝光、显影时间,通过紫外光刻技术,可以得到图形清晰、边缘平滑、整齐的ITO微孔电极和ITO阵列微孔电极; 2、无论是ITO微孔电极还是ITO阵列微孔电极均具有良好的电化学性质,在循环伏安扫描中,对单胺类物质去甲肾上腺素有较高的灵敏度,可以应用于对多巴胺、肾上腺素、去甲肾上腺素等单胺类的测定; 3、ITO电极既具有良好的电化学性能,又具有良好的透光性,将物质的透明性和导电性这一矛盾统一起来,为在同一测试体系内同时应用光分析和电分析提供了合适的平台。 4、本研究中采用市售商品化的ITO玻璃制备电极,可有效降低电极成本并保证电极质量的稳定性。 将ITO微孔电极用于细胞胞吐实验的研究,结果表明：ITO微孔电极即可检测到群体细胞的胞吐现象,也可检测到单个细胞的胞吐现象的发生,并且在研究不同形态单细胞胞吐现象的过程中发现胞吐活性与细胞形态有着一定的相关性。ITO微孔电极具有优良的电化学性质和高灵敏度,可以用来在生物电化学中监测细胞胞吐等现象。并且由于细胞被培养在ITO膜上,可以克服碳纤维微电极在准确对准并测量单个小囊泡胞吐方面的困难。 ITO微孔电极可以被开发成集细胞培养、检测于一体的实验平台,在化学和生物学研究领域具有广阔的应用前景。