微流控晶片同時檢測單細胞內多種自由基的研究

《微流控晶片同時檢測單細胞內多種自由基的研究》是依託山東師範大學，由陳蓁蓁擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：微流控晶片同時檢測單細胞內多種自由基的研究
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：陳蓁蓁
• 依託單位：山東師範大學

項目摘要

自由基對細胞生命活動的基本過程具有重要的調控作用，對單細胞內多種自由基的同時檢測是最終揭示其生物學功能的前提之一。本項目在微流控雷射誘導螢光分析系統平台及自由基螢光探針設計前期研究基礎上，擬通過晶片及其功能單元的構建，螢光探針篩選，細胞螢光標記，單細胞進樣、溶膜及電泳分離等方面的研究，實現晶片上單細胞進樣、溶膜、電泳分離和胞內多種自由基同時檢測的功能集成，建立多水平、多參數的單細胞自由基分析新方法。該項目取得的研究成果是單細胞組分分析、自由基檢測技術的突破，將為單細胞水平上探究細胞內自由基的水平變化與生物生理、病理關係，乃至疾病早期診斷等提供重要的理論依據。

結題摘要

鑒於細胞內自由基等活性物質分析檢測的重要意義及研究現狀，本項目開展了微流控晶片定量檢測細胞內多種自由基及活性物質的研究。通過微流控晶片結構設計、螢光探針篩選、流體操縱，結合微流控晶片毛細管電泳雷射誘導螢光方法實現了細胞內多種自由基及活性物質的定量檢測。超氧陰離子自由基和一氧化氮是機體中具有代表性的兩種自由基，細胞內的兩種自由基的同時檢測有利於研究它們參與細胞信號轉導、代謝過程的生理病理機制，以及兩種自由基之間的相互作用的探索。基於自行搭建的微流控分析系統（包括微流控晶片流體電動控制和雷射誘導螢光檢測），在具有簡單的“十字”玻璃晶片上，採用電動夾流進樣和雷射誘導螢光檢測，實現了快速、簡單、靈敏的細胞線粒體中活性氧和活性氮自由基的同時檢測。該方法還被成功用於檢測隨凋亡試劑誘導的肝癌細胞和神經細胞凋亡過程中兩種自由基活性物質含量的變化。研究工作發表在Anal Chem（2012, 84, 4687−4694）。細胞的異質性導致細胞在化學組成、生物活性、生理回響時間等方面的差異性。以單個細胞為基礎進行研究，對其結構、功能和生理的分析可以獲得反映細胞狀態和過程的更準確、更全面的信息。基於自行搭建的微流控分析系統，在具有輔助通道的“十字”晶片上，採用電動夾流進樣方式以及液壓結合電動進樣方式和雷射誘導螢光檢測，實現了細胞採樣、單細胞捕獲、單細胞溶膜、電泳分離和單細胞內活性氮/活性氧自由基同時檢測的多步集成，利用該方法測定了單個細胞中的超氧陰離子自由基和一氧化氮。此外，作為細胞中含量最為豐富的小分子硫醇，谷胱甘肽參與到許多細胞進程中，包括抗氧化保護、細胞信號傳導、細胞增殖等。利用毛細管電泳結合電化學還原的氧化石墨烯修飾的微電極檢測，電化學方法檢測了單個細胞中谷胱甘肽的含量。研究工作發表在Electrophoresis （2014, 35, 3371–3378）。 本課題研究成果的取得將為細胞內多種自由基、活性物質的相互轉化對細胞功能影響的研究提供一種新型的分析平台，為在分子水平上探究自由基的生理功能、進行病理探討、尋求治療藥物及治療手段提供理論依據與分析策略。