原位微量細胞電化學系統檢測水中污染物毒性研究

《原位微量細胞電化學系統檢測水中污染物毒性研究》是依託東北師範大學，由袁星擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：原位微量細胞電化學系統檢測水中污染物毒性研究
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：袁星
• 依託單位：東北師範大學

項目摘要

本課題採用魚細胞係為模型細胞，不經常規的消化、收集、懸浮等過程，建立直接在培養器皿中原位細胞裂解方法；製備對細胞活性標誌物有電催化性質的納米複合微電極和印刷電極，以含有細胞質的細胞裂解液為電化學檢測對象，建立細胞活性原位微量電化學檢測系統；測定不同污染物作用下魚細胞系的伏安行為，從核苷酸代謝的角度研究水中污染物對魚細胞毒性的影響，揭示魚細胞系的電化學行為與細胞活性關係機理；測定不同種類及濃度的污染物和廢水樣品對魚細胞伏安信號的影響，確定相應的劑量-效應關係和時間-效應關係，確定敏感細胞系和最佳測定條件，建立原位微量細胞電化學系統檢測水中污染物毒性的方法。為魚細胞體外電化學檢測法替代常規細胞毒性檢測法提供實驗基礎和技術支撐，並為污水處理的安全性評價和水體污染的毒性評價提供一種新的簡單、快速、微量、靈敏的檢測方法。

結題摘要

與傳統體外毒理學評價方法相比，電化學法檢測細胞活性是近十年來興起的新的研究領域，雖然理論和方法還不完善，但憑藉其簡單、快速、靈敏度高、無毒等特點已成為細胞分析的一個重要研究手段。本項目針對常規細胞電化學檢測時細胞前處理過程繁雜、檢測樣品量較大（不低於500 μL），且該方法尚未用於環境污染物的毒性檢測等問題，開展了相應的方法學研究，構建了原位微量細胞電化學檢測系統，並用於典型環境污染物的毒性檢測。 本項目採用人乳腺癌（MCF-7）細胞和人宮頸癌（HeLa）細胞為模型，省去了常規細胞消化、收集、懸浮等過程，在細胞培養後使用加熱滅活等技術在細胞培養器皿中直接裂解細胞，建立了原位細胞裂解方法。對比傳統細胞裂解液和原位細胞裂解液的氧化峰電流發現，原位細胞裂解液峰電流比傳統細胞裂解液提高43.9%。採用HPLC和化學計量法證明了原位細胞裂解液圖譜中兩個色譜峰與黃嘌呤和鳥嘌呤一致。採用HPLC對傳統和原位細胞裂解液中電活性物質進行分析，發現原位細胞裂解液中鳥嘌呤和黃嘌呤的含量高於傳統細胞裂解液。這主要是因為原位細胞裂解簡化了操作程式，避免了細胞數量的損失和細胞活性的降低，因此提高了分析方法的靈敏性和分析結果的準確性。 在上述研究的基礎上，基於製備的多壁碳納米管修飾玻碳電極和石墨烯修飾玻碳電極，建立了原位細胞電化學方法，評價了環磷醯胺、五種重金屬和三種氯酚類污染物對MCF-7細胞和HeLa細胞的毒性；基於製備的多壁碳納米管-離子液體修飾玻碳電極和聚羅丹明B/氧化石墨烯/碳納米管修飾玻碳電極，建立了雙信號細胞電化學方法，評價了氯酚類污染物對HeLa細胞的毒性、環境雌激素對MCF-7細胞增殖的影響及重金屬對人肝癌（HepG2）細胞的毒性；基於製備的多壁碳納米管-離子液體修飾玻碳電極，建立了黃嘌呤氧化酶輔助的四信號細胞電化學方法，評價了環磷醯胺對MCF-7細胞增殖的影響；基於製備的蘇氨酸修飾鉛筆芯微型電極，建立了原位微量細胞電化學檢測系統（所需樣品量僅10 μL），評價了環磷醯胺對MCF-7細胞增殖的影響。同時，利用常規MTT法證實了所建立的原位細胞電化學法的可靠性。 本項目為細胞體外電化學檢測法替代常規細胞毒性檢測法提供了實驗基礎和技術支撐，並為水體污染物毒性評價提供了一種新的簡單、快速、微量、靈敏的檢測方法。