快速线扫描拉曼成像技术在研究CaSki细胞凋亡过程中的应用

应用快速线扫描拉曼成像技术研究了在抗肿瘤药物顺铂诱导下宫颈癌Ca Ski细胞凋亡过程中细胞色素c、蛋白质和脂质等的时空变化规律.结果表明,细胞色素c与蛋白质的相对拉曼峰强可以反映细胞凋亡程度.与常用的表征细胞活性的噻唑蓝(MTT)实验的统计方法相比,利用拉曼成像技术可以更灵敏地观察到细胞凋亡早期生物活性分子的变化,从而在单细胞水平检测细胞凋亡过程,为解析药物与细胞的作用机制提供分子水平信息.     

基于微流控芯片-质谱联用的细胞分析研究进展

微流控芯片与质谱联用为细胞研究提供了一个很好的研究平台.质谱的高灵敏度和对化合物独特的鉴别能力可以从复杂的化学信息背景中筛选识别出微量目标物,是细胞分析理想的检测手段.本文重点综述了近年来基于微流控芯片-质谱联用技术的细胞研究进展,从芯片-电喷雾质谱(ESI-MS)接口技术、集成化的样品前处理技术、细胞的药物代谢和细胞相互作用研究及基质辅助激光解吸电离质谱(MALDI-MS)的细胞分析应用等方面总结了最新的方法和技术发展.并展望了芯片-质谱联用新技术应用于细胞分析的可能性.     

单细胞分析技术在人类细胞图谱计划中的应用

2016年10月人类细胞图谱计划正式启动,该计划旨在区分不同类型的细胞及其在人体内的位置,研究激活、分化等细胞行为的分子机制,定义病理表征和标记分子.人类细胞图谱的建立将推动对人类健康和疾病诊断、监测、治疗的发展,从而促进对生命最基本单元的理解.建立系统的单细胞分析方法是完成人类细胞图谱的重要前提和保证.微流控细胞分离、单细胞DNA/RNA测序、细胞原位分析、质谱流式细胞分析等技术已经逐渐建立并用于单细胞分析.然而人类细胞图谱仍然面临诸多挑战,需要具有更高灵敏度和准确度的分析方法以及高效的数据处理技术.本文简要介绍了人类细胞图谱计划的发展现状及现有单细胞分析技术,并对挑战所需的新技术提出了展望.     

利用交流阻抗传感技术实时监测纳米沟槽上皮肤细胞的定向行为

细胞定向行为在皮肤、骨骼等修复和再生中起着非常重要的作用.本文首次采用交流阻抗传感技术实时监测人真皮成纤维细胞（HFF）和人永生化表皮细胞（HaCaT）在纳米沟槽（宽度：200 nm,周期：400 nm,深度：70 nm）上的定向行为.结果表明,HFF细胞在纳米沟槽上先进行定向排列,再发生胞体的延长;HaCaT细胞无定向行为的产生,其粘附和铺展得到了延缓.与平面电极相比,HFF细胞在纳米沟槽上产生的交流阻抗信号（NI值）更大,前期定向排列比后期胞体延长引起的NI值变化更显著,且NI值与定向排列的细胞百分比之间存在着良好的线性关系;HaCaT细胞在纳米沟槽上的NI值更小,且粘附比铺展过程对NI值变化的影响更大.本文的研究将为复合型细胞传感器的发展提供思路和支持.     

RNA生物标志物体外检测方法研究进展

RNA生物标志物主要包括编码蛋白的mRNA和非编码蛋白的microRNA (miRNA)、环状RNA (circula rRNA, circRNA)及长链非编码RNA (lncRNA)等.RNA生物标志物种类多,生物信息量丰富,相比DNA更能动态反映细胞生物学功能和调控过程,因此,RNA生物标志物的定量检测和表达分析对于细胞功能研究、疾病的诊断和治疗及预后监测等具有重要意义.本文重点介绍了常见RNA生物标志物mRNA、miRNA、circRNA和lncRNA体外检测方法的原理及研究进展,并对RNA生物标志物检测面临的挑战及发展趋势进行了展望.     

微流控技术应用于细胞分析的研究进展

微流控技术由于其固有的优势已发展成为细胞分析中一个强有力的工具.本文从微流控芯片上的细胞培养、细胞微环境的模拟和控制、单细胞分析、芯片器官以及微流控芯片与质谱联用技术等方面对微流控技术在细胞分析研究中的应用进展进行了介绍,并对这一技术的发展前景进行了总结和展望,希望能为相关研究的开展提供启发.     

微液滴微流控芯片:微液滴的形成、操纵和应用

微流控芯片中形成的微液滴粒径均一、可控,与传统的连续流体系相比,具有能实现试剂的快速混合、通量更高等优点.本文介绍了微流控芯片中由微通道控制的微液滴的形成、分裂、合并、混合、分选和捕获等微液滴操纵技术,以及微液滴技术在纳米粒子、聚合物微粒的合成、纳米粒子自组装、蛋白质结晶研究和DNA、细胞分析等领域的研究进展.     

10-羟基喜树碱的光谱性质、抗肿瘤活性及应用于细胞标记研究

通过紫外-可见光谱、荧光光谱和红外光谱等方法研究了药物10-羟基喜树碱(HCPT)的光谱性质.采用溴化噻唑蓝四氮唑(MTT)法测定了HCPT对3种肿瘤细胞(HeLa,MCF-7和HT1080)的抗肿瘤活性,其IC50值分别为16.37,16.73和19.24μg/mL.测定了HCPT对正常细胞人胚肾细胞系HEK293T的生长抑制活性,最高抑制率达88.72%,表明正常细胞比3种肿瘤细胞对药物HCPT更敏感.以HeLa细胞为模型,利用Annexin V-FITC细胞凋亡检测试剂盒研究了HCPT的抗肿瘤作用机制,发现几乎所有细胞均同时被Annexin V-FITC和碘化丙啶(PI)染色,细胞膜为绿色,而细胞核为红色,表明HCPT诱导了HeLa细胞的晚期凋亡.通过荧光显微镜观察了HCPT在HeLa细胞中的分布,为其在细胞标记中的应用提供了科学依据.     

细胞图案化技术及其在胚胎干细胞研究中的应用

图案化技术的不断创新及在细胞领域研究中的应用使细胞图案化技术成为研究和控制细胞行为的有效实验工具.该技术结合微纳米制备、电化学、表面化学和光化学等手段与方法塑造和细胞相关的物理化学参量,如形貌、粗糙度、亲疏水性等,动态地控制细胞的粘附、脱附、迁移、分化及细胞间相互作用,为细胞生物学研究提供一个崭新的技术平台.本文从细胞...     

扫描电化学显微镜及其在生物分析中的应用研究进展

扫描电化学显微镜(SECM)以其极高的空间分辨率、操作简单、测试样品更接近实际应用情况等特点,近年来逐渐成为生物样品分析中的重要工具,在研究细胞形貌、氧化还原活性、细胞膜上活性位以及跨细胞膜的物质传递方面具有优异的性能。本文介绍了扫描电化学显微镜的工作原理及其在细胞分析、酶分析、DNA分析、抗体抗原分析及微修饰等方面的应用,并展望了该技术未来的发展方向。     

细胞无机化学中值得研究的问题

在探索生命奥秘的过程中,生物无机化学研究由分子层次上升到细胞层次是一个必然的趋势,也是解决实际问题的需要.细胞无机化学研究在细胞生命体系中的无机化学反应和探索无机物对生命过程调节或干预的作用和机理,是探索生命体系复杂性研究的重要部分.细胞是保留完整生命活动特征的最小单位,存在周期、分化和受激等状态的不同.从化学的观点,细胞是一个严密设计的分子有序组装体,为一个多靶分子系统,细胞应答表现为由相关反应组合成的复杂过程.细胞无机化学研究包括无机物种在细胞膜上的结合和随后发生的膜结构和功能改变、跨细胞膜和跨生物组织屏障的转运和细胞代谢、细胞中无机化学反应同细胞信号系统的偶联、无机离子与自由基的相互代谢关系以及细胞-无机物固相的相互作用等方面.本文对当前细胞无机化学研究的重点问题进行了讨论.     

基于微流控芯片利用水凝胶微结构捕获单细胞的分析方法研究

细胞是生命活动的基本单位,为了掌握生命过程的规律,必须以研究细胞为基础,深入探索细胞的行为.单细胞分析在近些年作为研究细胞内部物质、细胞分泌物和代谢产物的重要手段,特别是在对重大疾病的早期诊断、治疗和药物筛选以及细胞生理、病理过程的研究有重要意义.     

基于激光剥蚀-电感耦合等离子体质谱技术的生物元素成像分析

生物体内的微量元素具有十分重要的生物功能,也与许多疾病密切相关。现代生物医学的研究亟需能在组织、细胞等不同水平上原位分析生物样品中微量元素的分析方法。本研究建立了激光剥蚀-电感耦合等离子体质谱( LA-ICP-MS)原位分析生物样品的方法。采用线扫描模式和较小的激光输出能量(﹤1 J/cm2),得到了鼠脑切片和金纳米颗粒暴露后单细胞的金属元素成像图。 LA-ICP-MS具有空间分辨率高、检出限好、运行成本较低等优势,有望在生物医学研究中得到更广泛的应用,发挥更重要的作用。     

微纳电化学传感界面的构建及其用于单细胞实时监测

细胞是生物体形态结构和生命活动的基本单位.常规检测群体细胞的方法往往会掩盖细胞间的个体差异,因此亟需发展高效的单细胞分析策略,深入研究细胞生命活动过程,揭示疾病发生发展机制,推动个体化诊疗.超微电化学传感器具有尺寸小、灵敏度高、时空分辨率高等特点,在单细胞实时动态监测方面发挥了非常重要的作用.目前,微纳电化学传感器在电极制备、高性能传感界面构建、理论分析等方面已取得重要进展,且在单细胞实时监测及相关细胞机制研究方面取得突破.然而,单细胞内环境复杂、活性分子浓度低且随时空高度动态变化,这对微纳电化学传感器的灵敏度和选择性等综合性能提出了更高要求.我们课题组长期从事基于微纳电化学传感的单细胞与亚细胞实时动态监测研究,本文主要介绍了我们近10年来在该领域的研究进展,并对未来的挑战与机遇进行了探讨.     

相场动力学模型研究细胞运动中的形态变化

细胞运动涉及细胞骨架和细胞之间的相互协同作用, 其中包括细胞膜上的表面张力作用和曲面弹性能的作用、细胞内肌动蛋白聚合时产生的“突起力”和肌球蛋白作用下的“收缩力”、细胞和基板的相互作用等. 为此, 我们基于相场动力学理论和反应扩散理论, 将细胞内肌动蛋白的动态组装行为、肌球蛋白的生理作用、以及细胞与基体的相互作用等因素与细胞的形态变化和运动相耦合关联起来建立新的细胞运动机制模型, 以研究细胞运动中的形态及速度变化. 通过该理论模型预测在一定生理条件下细胞稳态的形态和运动速度, 研究结果表明理论结果和仿生实验结果相对吻合. 此外, 我们还系统研究了细胞运动速度及形态对肌动蛋白与肌球蛋白浓度以及肌动蛋白组装成微丝的速率常数的依赖关系. 同时, 该理论方法还有望进一步拓展到细胞收缩、细胞分裂、细胞在流动场的运动等复杂体系.     

基于DNA纳米结构的细胞间相互作用的调控

细胞通过化学信号、 电子交换和直接接触等方式交换彼此之间的物质和信息, 以调节生命体的生长发育. 因此, 细胞间的相互作用研究与调控在细胞功能的机制研究和疾病的诊断及治疗等领域具有非常重要的意义. DNA纳米结构具有易合成、 易修饰、 可编程性设计及生物安全性高等优点, 有望实现操作简单、 精确可调、 智能响应的细胞间相互作用调控, 受到了广泛关注. 本文综述了寡核苷酸链杂交、 受体-配体结合和核酸适体靶向识别等基于DNA纳米结构的细胞组装策略, 总结了pH调控、 金属离子调控和DNA链激活等细胞间相互作用的调控手段, 并重点介绍了其在细胞间作用力的测量和成像、 体外组织模型的构建、 细胞间的通讯交流和细胞免疫治疗等领域的应用. 最后对该领域进行了总结和展望, 希望为相关研究提供有益参考.     

细胞电化学分析的研究进展

细胞是构成生命有机体的基本单位,对有机体的生长发育以及生理功能的维护起着至关重要的作用.由于细胞中的各种生理活动多伴随着电荷的定向传递、传导或者转移,因此,结合电分析化学技术的简单、便捷、灵敏以及快速的优势,细胞电分析化学逐渐发展成为了生物电分析化学的一个重要分支,为细胞活性分析、疾病诊治以及药物筛选等研究提供了越来越多的理论支持,并奠定了重要的实验基础.近几年,随着界面修饰技术、纳米技术、分子组装以及分子识别技术的发展,具有更高生物相容性和选择性的电极环境被开发应用于细胞的固定,极大地促进了细胞电分析化学的发展.本文重点评述近三年细胞电化学分析的研究进展,并以此为基础展望了其研究前景.     

微流控芯片电化学检测单细胞分析

微流控芯片已被用于进行各种细胞分析的研究.最近,方肇伦等^[1]用十字型微流控芯片压力进样,激光诱导荧光检测进行了人单个血红细胞内谷胱甘肽的测定.用双T型微流控芯片电化学检测方法对小麦愈伤组织中抗坏血酸(AA)的单细胞分析进行了研究.     

肿瘤特异性多肽探针及其在生物成像中的应用

肿瘤是由细胞、细胞外基质及微环境等多因素组成的复杂系统,不同因素在肿瘤的发生和发展中发挥关键作用.肿瘤细胞、细胞外基质及微环境的特异性分析对于肿瘤的精准诊断和靶向治疗至关重要.多肽探针具有特异性高、生物相容性好、组织穿透能力强和易于制备等优点,已被广泛用于肿瘤的特异性成像研究.本文综述了多肽探针对肿瘤细胞、免疫细胞等细胞靶点的特异性成像;并介绍了以胶原蛋白、纤维蛋白等外基质蛋白为靶点的肿瘤特异性多肽探针的成像研究.本文还总结了对肿瘤微环境中弱酸性、高酶活性等因素响应的肿瘤特异性多肽探针及其生物成像应用.最后,本文总结并讨论了肿瘤特异性多肽探针所面临的挑战与机遇,展望了其在肿瘤精准诊断和个性化治疗领域的前景.     

细胞图案化研究进展

细胞图案化是一种研究和控制细胞行为的有效实验方法, 广泛用于细胞生物学、组织工程学、药物筛选和创伤治疗等各个研究领域. 介绍了各种细胞图案化的制备方法, 并对细胞图案化中涉及的特征物质以及有关动态基底作了简要评述.