微流控芯片上的肿瘤组织微阵列构建

研发了一种多层复合微流控芯片,包含64细胞培养微孔阵列,该微阵列集成了细胞进样、水凝胶三维支架形成和持续灌流培养的过程.以MCF-7乳腺癌细胞为模型,连续培养中监测细胞存活率、细胞密度、增殖率和细胞内pH值,并同时进行冰冻切片后免疫组化染色.实验结果显示,乳腺癌细胞在水凝胶微球中增殖形成了类组织结构.E-cadherin及Vinculin在细胞内、细胞间隙均出现较强表达,提示水凝胶微球中细胞建立了细胞-细胞、细胞-间质连接.芯片上连续培养15天内细胞存活率保持在85％以上,细胞增殖率随时间延长而递减.细胞内pH值检测显示芯片3D培养细胞内部呈现明显的酸化,其程度随着细胞密度增大而增加.这种芯片肿瘤组织微阵列构建方法简单高效,有望发展成为肿瘤研究的有力工具.     

促进纳米载体肿瘤组织渗透性的研究进展

过去几十年里,抗肿瘤药物传输取得了巨大的进展,但是肿瘤的高效治疗依然是难啃的"硬骨头"。研究重点逐渐由载体肿瘤聚集向精确靶向、继而向肿瘤组织深处渗透性给药转移,特别是,如何克服种种障碍以实现其均匀地分布于整个肿瘤组织,达到有效的抗肿瘤药物浓度以更好地发挥疗效。本文从肿瘤组织渗透机理入手,探讨载体的粒径、Zeta电位、形状、结构与化学组成等因素对肿瘤组织渗透性的影响;介绍了多细胞球体模型、多层细胞培养与体内模型等肿瘤组织渗透性评价方法;并对载体在肿瘤组织渗透性方面的研究进行了展望。     

基于长波长光激发的光敏剂和载体在肿瘤光动力治疗中的应用

光动力疗法是近年来兴起的一种新型的微创性治疗肿瘤的方法,目前已经成功地应用于临床上多种恶性肿瘤治疗中,并取得了良好的效果。然而,由于生物组织对可见光的吸收和散射,使得光线无法穿透组织到达身体内的目标区域,所以该疗法更适用于浅表肿瘤的治疗。长波长光尤其是近红外光具有良好的组织穿透深度,其在治疗组织深处的肿瘤方面具有显著的优势。基于长波长光激发的光敏剂及载体在实体肿瘤的治疗领域已经取得了丰硕的研究成果。本文将从光敏剂的研发、双光子激光的使用、上转换纳米粒子的引入等方面简要概述近十年来用于光动力治疗中的组装体系,以及长波长激发光在光动力治疗方面的发展趋势。     

S波段微波热致超声成像系统研究

微波热致超声成像技术通过向物体发射微波脉冲, 导致物体吸收电磁波温度迅速升高, 产生瞬时压力波, 从而激发产生超声波信号, 通过传感器对产生的超声波信号进行采集并成像, 最终还原了反映物体吸收电磁波能量特性的图像, 由于此方法兼具了微波成像的高对比性和超声成像的高分辨率特点, 理论上验证了热声成像技术对早期乳腺肿瘤检测的可行性. 本实验兼顾系统成像深度和分辨率, 采用S波段的微波脉冲信号源对物体进行辐射, 利用圆形扫描方式对待测物体进行检测, 同时为了更好的验证成像性能, 本实验同时使用了肿瘤仿体及实际生物组织进行成像实验. 通过实验分析, 验证了该系统对肿瘤仿体和生物组织检测的有效性, 以及系统的高分辨率和高对比度特性, 为早期乳房肿瘤检测提供了进一步的理论支撑.     

聚合物功能化纳米探针用于肿瘤坏死因子(TNF-α)的超灵敏检测

肿瘤坏死因子(TNF-α)是免疫系统中细胞所产生的一种重要炎症因子,广泛参与到一些自身免疫疾病的病理损伤过程中。在健康人体内,TNF-α浓度非常低,而在病患者体内则会发生成倍的增长。TNF-α的过度表达会导致一些慢性炎症的病发,如风湿性关节炎、牛皮癣等,同时它还与败血性休克综合症、糖尿病等疾病的发生存在关联,因而是癌症和感染疾病在发病初期的     

三种肿瘤标准物在食管癌早期诊断中的价值

目的:探讨血清肿瘤标记物癌胚抗原(CEA)、神经元特异性烯醇化酶(NSE)、细胞角蛋白19片段抗原(CY-FRA21-1)联合检测在食管癌早期诊断中的应用价值,旨在为食管癌的诊治提供理论参考.方法:采用酶联免疫法(ELISA)测定67例食管癌患者、60例正常健康者的三种肿瘤标志物(CEA、NSE、CYFRA21-1)水平.结果:食管癌组3种血清标志物的水平显著高于对照组(P<0.05);CEA、NSE、CYFRA21-1在食管癌诊断中的均具有较高的特异性,但敏感性均较低.而3种肿瘤标志物联合检测在食管癌诊断中有较高的敏感性和特异性,分别为74.63%和85.07%.结论:血清3种项肿瘤标志物(CEA、NSE、CYFRA21-1)联合检测可以提高食管癌诊断的敏感性,对食管癌的早期诊断和鉴别具有重要的临床价值.     

一个肿瘤侵入模型的定性分析

本文研究由Gatenby和Gawlinski提出的一个肿瘤侵入模型.该模型是一个强耦合的退缩型反应扩散方程组.本文在α12为零,0≤α21＜1的情况下,对该模型进行严格的数学分析.所获结果包括两个方面:(1)解的整体存在性.主要应用了逼近方法,H.Amann关于一般拟线性方程和这类方程与常微分方程耦合而成的广义抛物型方程组解的存在性理论,以及积分估计技术.如何建立解的积分估计是获得这个问题解的整体存在性的关键. (2)解的渐近性态.该模型有EP1,EP2,EP3和EP4四个稳态解,其中EP1和EP2两个平凡稳态解在任何情况下都不稳定.通过构造Lyapunov函数,我们证明了,在一定条件下EP3全局渐近稳定,从而时变解在时间趋于无穷时将趋于EP3,而在相反的条件下EP4全局渐近稳定,从而时变解在时间趋于无穷时将趋于EP4     

Analysis of a Free Boundary Problem Modeling Multi- Layer Tumor Growth in Presence of Inhibitor

In this paper we study well-posedness and asymptotic behavior of solution of a free boundary problem modeling the growth of multi-layer tumors under the action of an external inhibitor. We first prove that this problem is locally well-posed in little Holder spaces. Next we investigate asymptotic behavior of the solution. By making delicate analysis of spectrum of the linearization of the stationary free boundary problem and using the linearized stability theorem, we prove that if the surface tension coefficient γ is larger than γ^＊ 〉 0 the fiat stationary solution is asymptotically stable provided that the constant c representing the ratio between the nutrient diffusion time and the tumor-cell doubling time is sufficient small.     

Adhesion behavior of endothelial progenitor cells to endothelial cells in simple shear flow

The adhesion of endothelial progenitor cells(EPCs) on endothelial cells(ECs) is one of the critical physiological processes for the regenesis of vascular vessels and the prevention of serious cardiovascular diseases.Here,the rolling and adhesion behavior of EPCs on ECs was studied numerically.A two-dimensional numerical model was developed based on the immersed boundary method for simulating the rolling and adhesion of cells in a channel flow.The binding force arising from the catch bond of a receptor and ligand pair was modeled with stochastic Monte Carlo method and Hookean spring model.The effect of tumor necrosis factor alpha(TNF-α) on the expression of the number of adhesion molecules in ECs was analyzed experimentally.A flow chamber system with CCD camera was set up to observe the top view of the rolling of EPCs on the substrate cultivated with ECs.Numerical results prove that the adhesion of EPC on ECs is closely related to membrane stiff-ness of the cell and shear rate of the flow.It also suggests that the adhesion force between EPC and EC by P-selectin glycoprotein ligand-1 only is not strong enough to bond the cell onto vessel walls unless contributions of other catch bond are considered.Experimental results demonstrate that TNF-α enhanced the expressions of VCAM,ICAM,P-selectin and E-selectin in ECs,which supports the numerical results that the rolling velocity of EPC on TNF-α treated EC substrate decreases obviously compared with its velocity on the untreated one.It is found that because the adhesion is affected by both the rolling velocity and the deformability of the cell,an optimal stiffness of EPC may exist at a given shear rate of flow for achieving maximum adhesion rates.     

基于遗传算法-支持向量机的兔肝VX2肿瘤光谱鉴别

兔肝VX２肿瘤是一种快速生长的肿瘤模型,可以在多种器官如肝、肺、直肠等快速生长,常用于肿瘤研究。采用可见-近红外高光谱技术对四只兔子的兔肝VX２肿瘤和正常组织进行活体和离体的反射光谱检测,然后采用支持向量机分别实现了二分类(正常肝组织和肝VX2肿瘤组织)和四分类(未出血活体正常肝组织、未出血活体VX2肿瘤组织、出血离体正常肝组织和出血离体肝VX2肿瘤组织)。根据其光谱反射曲线的特征,选择了400～1 800 nm区间的数据为特征变量。为进一步提高分类准确率,分别采用5折交叉验证和遗传算法对支持向量机的核函数参数g和惩罚因子c进行了优化。其中5折交叉验证优化参数和分类结果为：二分类优化的惩罚参数c为4,核函数参数g为0.125 0,其校正集和预测集的准确率都达到了100%;四分类中优化出的参数c为8,g为0.121 1,其校正集和预测集的准确率分别达到了99.242 4%和93.333%。遗传算法优化参数和结果为：二分类中优化的参数c为0.845 6,g为0.062 5,其校正集和预测集的准确率同样都达到了100%;四分类中优化的参数c为5.5307,g为0.068 5,其校正集和预测集的准确率分别达到了99.242 4%和100%。结果显示两种优化方法都取得了很好的效果,遗传算法优化参数对四分类的分类更为精确。为进一步提升算法速度,采用间隔选取变量的方法来不断减少特征变量,最终每隔100 nm谱段选择一个变量,共选择14个谱段作为特征变量。采用遗传算法优化支持向量机参数并对其分类进行了研究,结果表明：二分类和四分类的校正集和预测集结果准确率均为99.242 4%,而且运行时间分别为11.4和20.0 s, 与选择全波段的运行时间：340.3和491.0 s相比, 说明多光谱技术可以进行肝VX2肿瘤组织和正常肝组织的鉴别,且分类准确率可达99%以上,而且运行时间缩短了很多。为未来多光谱技术在未来临床肿瘤诊断中实现肿瘤组织的快速实时在线检测和分类奠定了基础,显示出巨大的应用潜力。