基于微流控芯片和納米材料的循環(huán)腫瘤細胞的捕獲與釋放研究

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1、分類號R445學校代碼10495UDC616密級公開碩士學位論文基于微流控芯片和納米材料的循環(huán)腫瘤細胞的捕獲與釋放研究作者姓名：高易凡學號：1515053009指導教師：李頌戰(zhàn)學科門類：工學專業(yè)：電子科學與技術研究方向：循環(huán)腫瘤細胞的檢測與分析完成日期：二零一八年六月WuhanTextileUniversityM.E.DissertationStudyonCaptureandReleaseofCirculatingTumorCellsUsingMicrofluidicChipandNanomaterialsCandidate：GaoYifanSupervisor：Prof.L

2、iSongzhanTime:June2018原創(chuàng)性聲明本人鄭重聲明：所呈交的學位論文，是本人在導師的指導下，獨立進行研究工作所取得的成果。除文中已經(jīng)注明引用的內(nèi)容外，本論文不包含任何其他個人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的作品成果。對本文的研究做出重要貢獻的個人和集體均已在文中以明確，方式標明。本人完全意識到本聲明的法律結(jié)果由本人承擔。學位論文作者簽名：簽字曰期年＜月曰ｆ學位論文版權使用授權書本學位論文作者完全了解武漢紡織大學有關保留、使用學位論文的規(guī)定。特授權武漢紡織大學可以將學位論文的全部或部分內(nèi)容編入有關數(shù)據(jù)庫進行檢索，并采用影印、縮印

3、或掃描等復制手段保存、匯編以供查閱和借閱。同意學校向國家有關部門或機構(gòu)送交論文的復印件和磁盤。（保密的學位論文在解密后適用本授權說明）為為見‘：學位論文作者簽名導師簽名：七！九簽字曰期：年曰簽曰期：年／曰＜月丨字月／摘要人們的生命健康正在遭受著惡性腫瘤的嚴重威脅，由于不健康的生活方式越來越普遍，可能導致惡性腫瘤的出現(xiàn)和擴散?；及┎∪说陌l(fā)病率和死亡率非常高。癌癥的預防和前期診斷對患癌病人是至關重要的。但是在通用的癌癥診斷方法中，其靈敏度和特異性極度低下。國內(nèi)的醫(yī)療設備檢測到患者體內(nèi)的惡性腫瘤時，患癌病人已處于癌癥晚期，錯過了最佳治療時間段。目前，醫(yī)學研究

4、者對CTCs的研究獲得了越來越多的關注，并在CTCs檢測與分析方面取得了突破性的進展。循環(huán)腫瘤細胞（CirculatingTumorCells,CTCs）是從原發(fā)病灶腫瘤脫落下來進入外周血液中的腫瘤細胞。研究表明，CTCs在腫瘤研究中起到至關重要的作用。CTCs在腫瘤的診斷、治療及監(jiān)控等方面都扮演者舉足輕重的角色，CTCs檢測廣泛用于體外早期診斷、預后的判斷及有效評估化療效果等。近十幾年來，納米材料和微流控技術對微納米尺度范圍可控，逐步成為有效的CTCs檢測方式。目前，CTCs檢測技術存在缺陷，捕獲效率偏低，純度較低，無法達到較高活性的有效釋放，從而無法開展細胞培養(yǎng)。微流控芯

5、片作為實驗平臺，促使復雜的生化實驗小型化，具有集成度高、樣品用量少、實驗時間短、靈敏度高、實驗可控度高、便于觀察與分析、和攜帶方便等優(yōu)勢。微流控芯片的微通道尺寸和細胞尺寸大小匹配較高時，能夠?qū)崿F(xiàn)細胞群體甚至單個細胞的分離富集和分析過程。微流控技術廣泛應用到生物醫(yī)療、納米材料和電子信息領域。優(yōu)越性能的納米材料廣泛應用于醫(yī)療、電化學和光學等科研領域中。例如，生物醫(yī)療領域中，納米材料憑借著較好的生物相容性，實現(xiàn)生物傳感器的制作、生物分子的標記和藥物的遞送中。伴隨著納米材料的合成和表征的延續(xù)，科技工作者們制備出品種參差不齊，形貌各異、尺寸不同和性能穩(wěn)定的納米材料。納米材料在催化效應、

6、染料敏化、太陽能薄膜、超級電容器、生化傳感器等領域具有廣泛而良好的應用。本論文總結(jié)了CTCs檢測與分析方面的研究進展，面對目前CTCs分離富集所出現(xiàn)的問題，利用以上納米材料和微流控芯片的優(yōu)勢，本文對CTCs檢測與分析做出了富有建設性的工作。主要研究工作如下所示：1.本文設計了一種新穎的微流控芯片，其內(nèi)部含有漸變的楔形微通道，用于分選與釋放腫瘤細胞。它的內(nèi)表面上有一層可降解的氧化鋅納米棒襯底。2.本文采用磁控濺射的方式在光學玻璃片上鍍ZnO薄膜。六次甲基四胺和六水合硝酸鋅配制一定比例的混合水溶液。水浴加熱的方法生長ZnO納米棒（約2μm）。3.基于連續(xù)尺寸大小過濾和可溶性ZnO

7、襯底的微流控芯片，本文展示了高效CTCs捕獲效率、有效CTCs釋放效率、高CTCs活性、CTCs培養(yǎng)及下游分子分析?；诔叽绱笮∵^濾，本文研究了不同的流速與CTCs捕獲效率、添加有不同細胞系的血液樣本與CTCs捕獲效率的影響，并且將有ZnO襯底的微流控芯片作為實驗組，純玻璃的微流控芯片作為對照組研究其相關影響?；诳扇苄訸nO襯底，本文研究了在CTCs釋放時間一定的情況下，不同濃度的稀磷酸與CTCs釋放效率和CTCs活性的影響，同時將實驗組與對照組相比較，研究其相關影響。CTCs連續(xù)培養(yǎng)幾天，達到較高的