利用介电电泳提高微流控芯片细胞捕获纯度

将介电电泳(DEP)效应与生物分子亲和性捕获结合,利用负向介电电泳力克服细胞捕获过程中没有识别能力的非特异性吸附力的方法,减小非靶细胞吸附,提高捕获纯度。根据介电电泳原理,设计并制备了插齿电极结构的细胞捕获微流控芯片,电极宽度为10μm、电极间距为40μm,通过单株细胞样品捕获的实验优化了施加于电极上的交流电参数,并将峰峰值电压为5 V、频率为20 kHz的交流电用于混合细胞株样品的分离及捕获实验中,以验证介电电泳提高捕获纯度的效果。实验结果表明:靶细胞HCT-116细胞的捕获纯度可从60.2%±5.01%提高到94.7%±2.77%,介电电泳能够提高以生物分子亲和性为基础的微流控芯片的细胞捕获纯度。

细胞捕获的微流控芯片及自动化细胞计数方法

介绍了一种新型的基于免疫磁珠分选法的外周血循环肿瘤细胞(circulate tumor cell,CTC)捕捉芯片的制作方法,使得芯片的磁性微柱和流道可以同步成型,简化了制作流程,弥补了传统电铸工艺难以稳定实现高深宽比结构的不足,适应性和扩展性都比较好。同时针对人结肠癌培养细胞,结合图像处理技术,对细胞荧光图像进行了细胞的自动分割和计数,实现了一个细胞捕获和分析自动化系统,从而极大地提高了CTC检测的效率。主要研究了细胞捕获芯片的制作和图像处理的方法等。结果表明该细胞捕获分析系统可以给出较好的细胞捕获和计数结果,从而显著提高工作效率。

用于循环肿瘤细胞捕获的鱼骨型微流控芯片的模拟仿真与优化

目的通过对鱼骨型微流控芯片进行模拟仿真与优化,实现癌症患者外周血中循环肿瘤细胞的高效捕获。方法用Fluent 15.0软件对细胞在微流控芯片中的流动进行建模仿真,通过MATLAB编程统计芯片在不同结构参数(鱼骨宽度、鱼骨间隙、鱼骨高度、通道高度)、液体流动方向与流速等条件(共计250个条件)下所有细胞可被捕获的位置数目,预测细胞捕获效率,并进行实验验证。结果在鱼骨宽度75μm、间隙125μm、深度70μm、通道深度30μm、流体正向且流速1 m L/h的条件下,鱼骨芯片可以达到最高的细胞捕获效率。结论通过计算流体动力学方法对在不同芯片中的细胞捕获进行模拟,利用MATLAB建立捕获效率的统计模型并进行优化,快速筛选出可获得细胞高效捕获的参数组合,并通过实验,对优化的芯片参数进行验证,实现了循环肿瘤细胞的高效捕获。

高通量可寻址细胞捕获芯片控制系统的设计

针对传统介电电泳细胞捕获生物芯片的通量不高、且无法对微电极阵列进行寻址的问题,设计了一种适用于可寻址、高通量细胞捕获芯片的控制系统,开发了上位机的控制程序模块。下位机的控制电路模块包括STM32微控制器控制单元、信号产生单元、开关控制单元等。实验结果表明,所设计的控制电路系统能对具有32×32个微电极阵列的细胞捕获生物芯片的特定电极进行寻址,并对寻址到微电极加载同相、反相正弦信号。

两种基于细胞捕获的红豆杉抗肿瘤活性成分筛选方法的研究

目的 基于细胞捕获建立两种药物活性成分筛选方法,中空纤维细胞捕获(HFCF-HPLC)和细胞捕获-分散液相微萃取结合高效液相色谱法(CF-DLLME-HPLC),用于筛选红豆杉抗肿瘤(A549细胞)活性成分群。方法 HFCF-HPLC是将A549细胞种植到聚丙烯中空纤维管腔内部,再将该中空纤维放入红豆杉提取液,在模拟人体内环境状态下,筛选和捕获与细胞结合的生物活性成分群;CF-DLLME-HPLC是在细胞正常代谢的基础上,A549细胞与红豆杉提取液共孵育,取不同孵育时间上清液进行液相微萃取处理,然后进行色谱分析比对,根据色谱峰变化发现潜在活性成分群。结果 HFCFHPLC筛选出的是脱乙酰巴卡亭、去乙酰紫杉醇、紫杉醇;CF-DLLME-HPLC筛选出的是去乙酰紫杉醇、三尖杉宁碱、紫杉醇、云南紫杉烷。结论 两种方法可以筛选出有效的抗肿瘤活性成分群,是快捷高效的中药药效质量评价方法。

基于液滴界面不稳定性的表面粗糙聚合物微球的制备及其细胞捕获应用

具有不同组成和形态的聚合物颗粒近来受到越来越多的关注,它们的表面粗糙度显著影响着其理化性能,尤其在调节生物材料与生物系统间的相互作用中发挥着重要作用.本文设计了一种具有表面可调褶皱结构的聚苯乙烯微球.首先通过微流控装置产生尺寸均一的含有疏水聚合物和助表面活性剂的液滴.在有机溶剂的挥发过程中,不断收缩的液滴出现界面不稳定现象.表面面积自发增大,固化后得到表面具有褶皱的微球.研究结果表明,调节助表面活性剂的浓度以及溶剂挥发速率均可以有效调控微球表面粗糙程度.循环肿瘤细胞捕获实验表明,这种褶皱结构能明显增强细胞黏附力,提高细胞捕获量.以上这些特征表明这种表面褶皱微球将在生物医学分析领域具备良好的应用前景.

内皮祖细胞捕获支架预防支架内再狭窄的研究进展

冠状动脉粥样硬化性心脏病（CAHD）发病率和病死率很高,是严重危害人类健康的心血管疾病之一.经皮冠状动脉介入治疗（PCI）是近年来新兴起并且迅速发展的一门非常有价值的诊断与治疗技术,现已成为治疗冠心病的主要手段.但支架植入后的严重并发症--支架内再狭窄（ISR）,是影响其长期疗效的主要因素.有文献报道显示1a内的再狭窄发生率可达20%.药物洗脱支架（DES）虽然能够有效抑制血管平滑肌细胞（VSMCs）增殖,减少支架内再狭窄的发生率,

二酰甘油通过诱导中性粒细胞胞外捕获网抑制牙龈上皮角化屏障

目的:探讨二酰甘油(DG)诱导中性粒细胞胞外捕获网(NETs)生成和潜在的调控机制,评估NETs对牙龈上皮角化屏障的影响。方法:从MTBLS4684数据库中获取牙周炎和健康受试者的脂质组学数据,对其进行标准化处理,分析两组中DG的含量差异。使用DG处理人外周血多形核中性粒细胞(PMNs)后,通过Western blot检测瓜氨酸化组蛋白H3(CitH3)表达,Sytox green染色检测胞外核酸变化,免疫荧光检测CitH3表达及分布的变化。使用蛋白激酶C(PKC)抑制剂预处理PMNs后,再加入DG刺激,通过Western blot、Sytox green染色和免疫荧光检测NETs形成。提取NETs刺激人牙龈角质形成细胞(HGKs),采用实时荧光定量PCR和Western blot检测兜甲蛋白(LOR)和紧密连接蛋白2(CLDN2)的表达变化。通过免疫组化检测健康和牙周炎组牙龈上皮中LOR和CLDN2的表达,并使用Western blot检测牙龈上皮中NETs标志物CitH3和髓过氧化物酶(MPO)蛋白表达。结果:牙周炎患者牙龈上皮中多种DG含量增高。DG刺激PMNs后,CitH3蛋白表达增加(P<0.01),核酸释放到细胞外,CitH3荧光表达增强并向细胞外分布;使用PKC抑制剂后,上述过程被有效抑制。NETs刺激HGKs细胞后,角化标志物LOR和屏障标志物CLDN2基因和蛋白表达降低(P<0.05)。牙周炎患者牙龈上皮中LOR和CLDN2表达降低,CitH3和MPO蛋白表达增加(P<0.05)。结论:DG通过激活PMNs中的PKC促进NETs形成和累积,进而破坏牙龈上皮的角化和屏障功能。

外周血中性粒细胞胞外捕获网标志物水平在胃癌根治术后肺部感染中的价值

目的探讨外周血中性粒细胞胞外诱捕网(NETs)标志物水平对胃癌根治术肺部感染患者的临床价值。方法选择解放军联勤保障部队第九二二医院于2015年5月至2022年8月入院的行胃癌根治术的403例胃癌患者为研究对象,根据患者术后是否发生肺部感染分为无感染组(n=332)、非肺感染组(n=43)和肺感染组(n=28)。比较3组患者术前、术后血清炎症指标白细胞(WBC)、中性粒细胞/淋巴细胞(NLR)、超敏C反应蛋白(hs-CRP)、血管内皮生长因子(VEGF)、肿瘤坏死因子-α(TNF-α)、白细胞介素(IL)-1β、IL-6和IL-8水平及NETs相关标志物cf-DNA、MPO-DNA复合物、CitH3浓度。采用Pearson相关性分析外周血NETs相关标志物与血清炎症指标的相关性;采用受试者工作特征(ROC)曲线分析外周血NETs标志物对胃癌根治术后肺感染的诊断价值。结果术后,与无感染组比较,非肺感染组和肺感染组患者血清炎症指标WBC、NLR、hs-CRP、VEGF、TNF-α、IL-1β、IL-6和IL-8水平明显升高,差异有统计学意义(均P<0.05);非肺感染组外周血NETs标志物cf-DNA表达水平明显升高,而肺感染组cf-DNA、MPO-DNA复合物及CitH3水平明显升高,差异有统计学意义(均P<0.05)。与非肺感染组比较,肺感染组患者炎症感染标志物NLR、hs-CRP、TNF-α、IL-6和IL-8水平明显升高,差异有统计学意义(均P<0.05),外周血NETs标志物CitH3表达水平明显升高,差异有统计学意义(均P<0.05)。Pearson相关性分析显示,外周血NETs标志物cf-DNA、MPO-DNA复合物、CitH3与血清TNF-α呈正相关趋势(r=0.275、0.204、0.238,P<0.05)。ROC曲线分析显示,cf-DNA、MPO-DNA复合物和CitH3对胃癌术后肺感染的ROC曲线下面积分别为0.809、0.700和0.751。结论外周血NETs标志物cf-DNA、MPO-DNA和CitH3与胃癌术后肺感染呈正相关,且对术后肺感染具有良好的诊断价值。

用于粒子捕获的单列环状微流控芯片

单细胞分析在生物医学研究和临床医学中具有重要意义,微流控芯片是实现单细胞分析的有效工具。为了实现单个细胞的高效捕获与实时观测,基于流体力学设计了一种单列环状微流控芯片。对捕获腔设计了4种不同尺寸(15,20,25,30μm)的后端通道。采用Fluent软件对单列环状微流控芯片进行速度流场分析。模拟结果表明:后端通道为15μm和20μm的微流控芯片粒子捕获效果最好。选用后端通道为20μm尺寸的微流控芯片,进行单个聚苯乙烯微粒的捕获实验,实验结果表明:单列环状微流控芯片的捕获粒子效率可达到91.67%,为后续细胞捕获与细胞培养提供了研究基础。

中性粒细胞胞外捕获网在口腔感染性疾病中的研究进展

中性粒细胞是第一批到达炎症部位的先天免疫细胞,其产生的中性粒细胞胞外捕获网(neutrophil extracellular traps,NETs)可以快速捕获并限制病原体扩散,便于清除病原体及其碎片。口腔中的中性粒细胞是由血液中的循环中性粒细胞特异性转化而来,其释放的NETs数量远高于循环中性粒细胞,以此能以更好地维持口腔微环境的平衡。白色念珠菌作为双形态真菌,只有菌丝相能够诱导NETs,这与通过中性粒细胞弹性蛋白酶感应病原微生物大小有关,但作为形态为球状的金黄色葡萄球菌,大小远小于白色念珠菌,但仍能诱导NETs产生。牙龈卟啉单胞菌作为牙周炎复合体之一的微生物,对NETs的诱导作用小于口腔链球菌和放线菌这两种口腔常见微生物,可能存在逃避中性粒细胞免疫的机制。尽管目前对NETs产生的两种主要途径有较多研究,但不同微生物诱导中性粒细胞(特别是口腔中性粒细胞)的机制并不明晰。本文就口腔中病原微生物对中性粒细胞产生NETs的免疫效应作用机制进行综述,为找寻口腔感染性疾病的治疗靶点和关键药物的研发提供参考。

RGD多肽功能化的微流控芯片识别/捕获肿瘤细胞的研究

目的探讨经RGD多肽功能化后的微流控芯片系统识别/捕获肿瘤细胞的效果。方法采用化学共价连接的方法固定RGD多肽,建立由流体控制系统、免疫反应系统构成的细胞识别芯片系统,用于细胞的筛选/捕获;选用不同密度的细胞进行进样试验,考察不同细胞密度对通道内细胞数量的影响,并讨论不同的孵育时间对细胞捕获的影响。结果随着进样细胞密度的增加,进入通道内的细胞明显增多;此功能化后的芯片系统在15min内对A549的捕获率为90%,在20min内可完全将细胞捕获于管壁。结论经RGD多肽修饰的微流控芯片系统可在短时间内对A549细胞进行有效的筛选,且在细胞数量很低时,也能对其进行捕获。

中性粒细胞胞外诱捕网诱导的血栓形成对心血管疾病影响的研究进展

中性粒细胞胞外诱捕网(neutrophil extracellular traps,NETs)在动静脉血栓形成中发挥重要作用[1],与病原体和凝血系统成分之间有着复杂的相互作用[2]。免疫血栓形成是一种捕获入侵病原体的宿主防御机制;然而,其异常激活(血栓炎症)会增加心血管疾病等无菌炎症条件下发生血栓事件的风险。例如,动脉粥样硬化斑块中的NETs导致巨噬细胞促炎表型增加[3],并引发炎症介质的产生,从而增强血小板活化和血栓形成[4]。血栓炎症的核心是内皮细胞抗血栓和抗炎功能的丧失,导致凝血、补体、血小板活化和白细胞募集的失调。血小板和募集的中性粒细胞之间的结合促进了中性粒细胞功能的变化,促进在血栓形成部位的凝滞,但也通过NETs的形成引发血栓形成。NETs形成激活的支架血小板和凝血系统,增强其促血栓特性[5]。此外,NETs通过NETs组蛋白和血小板磷脂之间的静电相互作用激活凝血途径[6],NETs衍生的中性粒细胞弹性蛋白酶(neutrophil elastase,NE)可消化凝血抑制剂、抗凝血酶和组织因子(tissue factor,TF)途径抑制剂[7]。此外,NETs的细胞外DNA主链为血小板黏附提供了平台,从而促进其聚集[8]。反过来,通过给予脱氧核糖核酸酶(DNase)来破坏NETs,会减少凝血系统的激活,从而限制血栓形成[9]。血栓并发症只能通过使用常规抗血栓治疗来部分预防,并且存在出血并发症的风险。因此,更好地了解导致血栓炎症的机制,识别新的潜在治疗靶点,符合目前的临床需求。本文重点综述NETs在心血管疾病中免疫血栓形成的作用,详细阐述NETs诱导的免疫血栓形成的治疗靶点以及当前的进展。

一种MEMS结肠癌细胞捕获芯片研究

癌症是影响人类健康的重大疾病之一,如何快速、方便地分离癌细胞已经成为制约临床医学和科学研究的重要问题。本文将磁珠技术与MEMS技术相结合,提出了一种等边三角排列的Ni微磁柱结构,在磁场作用下使用CD326免疫磁珠捕获结肠癌细胞。本文对MEMS细胞捕获芯片进行了设计、加工和封装,采用该芯片对与磁珠结合的结肠癌细胞进行了捕获,0.1ml/h流速下捕获效率达92%,证明该芯片具有对结肠癌细胞的捕获能力。

一种基于非接触式介电泳捕获微颗粒和癌细胞的微流控芯片的研究

介电电泳(DEP)是一种基于尺寸或电性质分离和鉴定悬浮在介质溶液中的微颗粒技术。为了克服传统接触式介电泳电极污染样品和芯片工艺复杂等问题,采用液体电极代替金属电极或薄膜电极。在该芯片中,电极通过电介质阻挡层电容耦合到流体通道,用非接触式液体沟道电极代替传统接触式金属电极。实验中,分别考察了电压和频率对液体电极捕获微球和细胞的影响。结果表明,电压和频率对液体电极捕获微球和细胞均有重大影响,同时没有发现被捕获的细胞有裂解现象,活力良好。芯片中不同细胞的电旋转速度明显不同,说明该芯片具有通过微颗粒/细胞自身独特电特性捕获和识别不同微颗粒/细胞的能力。

磁性荧光纳米球的制备及其对细胞的识别和捕获

设计了"磁性荧光纳米球的制备及其对细胞的识别和捕获"综合研究型实验。通过将磁性纳米颗粒和量子点包埋进高分子球内部制得磁性荧光纳米球,进一步通过生物修饰在纳米球表面引入能特异性识别肿瘤细胞的靶向分子,从而实现对肿瘤细胞的识别和捕获。实验内容丰富,操作简便,涉及到化学制备、生物偶联、识别捕获等操作,荧光、磁性、形貌等表征技术以及生物化学实验中常见仪器的使用,能够全方位培养学生的实验技能、科研素养和创新精神。

微流控芯片在单细胞捕获中的应用

单细胞捕获是单细胞水平研究的前提和重要组成部分。微流控芯片通常具有与细胞尺寸相当的微通道结构,并能操控纳升至皮升级的极小体积流体,非常适用于高通量的单细胞捕获,加上微流控芯片能够将其他多种操作单元集成在一起,为单细胞分析提供了一种效率高、消耗低的研究平台。概述并对比了多种涉及流体力学、光、电、磁、声等领域的微流控单细胞捕获技术的原理和应用,展望了其未来的研究方向。

细胞高通量捕获和排列方法的最新进展

背景:细胞是生命体活动的基本单位,理解生命体过程中的规律,需要以研究细胞为基础来深入探索细胞间的联系和行为。大多数的生物测定都是基于大细胞群体,但是其缺点是无法忽略细胞异质性的影响,并且失去了在细胞应答过程中重要的瞬时数据。目前对实现单细胞捕获和诱导体外排列来研究细胞具体行为的方法缺乏系统性的表述和研究。目的:总结并讨论微流控技术、微接触印刷技术及利用力学、电学及磁学来制作细胞捕获陷阱的方法及实现后续排列、生长、铺展、分化控制的可行性和最新进展。方法:作者检索1995至2017年百链云数据库和Pub Med数据库,纳入与单细胞捕获及筛选微加工方法相关的文献,并进行系统整理、归纳总结和分析。结果与结论:共检索到文献241篇,按照纳入和排除标准筛选后,共纳入35篇文献。通过阅读、总结和分析,结果表明:随着微纳米级加工技术的逐步成熟及它在细胞生物学和医学研究中的逐步深入,微流控技术和微接触印刷技术既是目前研究的重点又被很多研究者进行了一定程度的改进,除此之外一些新的材料也逐步应用。微流控技术在细胞捕获率方面有着领先的优势,而改进后的微接触印刷技术更注重细胞的后续铺展及排列。在不损害细胞活性的前提下,精准的细胞捕获和排列以及合适的后续培养环境,对引导细胞的铺展、融合及分化方面至关重要。

中性粒细胞胞外捕获在急性肺损伤发病机制中的研究进展

中性粒细胞胞外捕获（NETs）是中性粒细胞受到炎症刺激后释放至细胞外的一组具有抗菌活性的物质，主要构成成分为解聚的DNA、组蛋白和颗粒蛋白。NETs可以诱捕并杀伤进入体内的病原体，从而阻止感染的传播，但同时具有细胞毒性，可引起内皮损伤和血管渗漏，促进凝血及血栓形成，引起微循环障碍。NETs在肺内的过度形成以及清除障碍在急性肺损伤（Au）的发病机制中起着重要的作用，针对NETs的靶向治疗可能为攻克Au提供新的有益的思路。

核酸适配体功能化纳米界面用于循环肿瘤细胞捕获与释放

循环肿瘤细胞(CTCs)是肿瘤研究和临床癌症诊断中的重要对象,也是"液体活检"的重要标志物。CTCs携带着肿瘤组织的遗传和表型信息,有助于肿瘤的早期诊断、个体化治疗和预后监测。然而,CTCs是一种极其罕见的细胞群体,在癌症患者外周血中十分稀少,这对从患者血液中分离CTCs并无损释放进行下游分析提出了挑战。目前,基于CTCs的物理和生物学特性已经发展了许多分离和富集CTCs的策略。为了克服目前CTCs捕获的常规界面局限性,具有独特性能的纳米界面应运而生,特别是利用多功能的"化学抗体"(核酸适配体)作为细胞识别元件。本文综述了适配体功能化的多维(从零维到三维)纳米结构界面分离和释放CTCs的重要进展,并讨论了纳米界面与微流控相结合的优势。