微流控芯片乳腺癌模型的构建及其在电化疗中的应用研究

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乳腺癌作为女性常见的恶性肿瘤,对人类的生命健康造成严重威胁,而传统的乳腺癌治疗方法由于具有不同程度的副作用,严重制约着乳腺癌患者的预后康复效果。电化疗是通过对肿瘤组织部位施加电脉冲,瞬时增加癌变细胞的通透性,使得通常情况下无法进入细胞内部的药物瞬时进入肿瘤细胞内,以达到精准治疗目的。目前大部分的电化疗实验是基于动物实验和细胞水平的研究。动物实验通常选择以动物个体作为研究对象,由于实验成本高、周期长等原因,已逐渐被体外细胞和组织培养所代替。然而,细胞水平的实验往往要建立细胞模型,需要批量培养大量细胞。由于每组细胞只能进行一个指标的评价,并且实验结果受到操作技术、培养条件和细胞状态等多种不确定因素的干扰,数据之间的平行性通常较差。这一系列问题要求一种更简单的模型去开展细胞实验,推进用药安全,以达到精准治疗的目的。微流控芯片具有高通量、微型化、集成化、自动化的特点,在细胞的生物学研究以及体外器官模拟搭建等方面发挥着重要的作用。本论文借助微流控技术构建一种简单高通量的体外乳腺癌电化疗模型,并合成一种铈基纳米材料,将其应用于细胞的实验研究,开展了以下工作:(1)基于微流控技术,构建了一种具有细胞密度梯度的早期乳腺癌体外电化学治疗(ECT)模型。通过将浓度梯度优化、细胞培养以及芯片电极相结合,并对芯片表面疏水性修饰,精确控制了细胞的密度,成功建立了早期乳腺癌模型。并将其用于电化疗诱导细胞凋亡、细胞周期、细胞内氧化还原水平测定的研究,实现了微流控芯片模型内细胞的快速、高通量检测分析,为更广泛的生物医学研究提供了一个更方便可靠的平台。(2)合成铈基纳米材料(CeO2和Ag-CeO2)用于乳腺癌的电化疗研究。在所构建的乳腺癌电化疗模型中,利用合成具有过氧化物酶活性的铈基纳米材料,研究铈基纳米材料进行电化学治疗的效果。细胞的存活率数据表明,Ag-CeO2纳米颗粒对正常细胞HUVEC具有良好的生物相容性,对乳腺癌细胞MCF-7具有明显的细胞毒性。在进一步的ECT研究中,2 V电压下,联合添加Ag-CeO2-2或Ag-CeO2-3纳米颗粒,MCF-7细胞表现出明显的凋亡现象。表明Ag-CeO2纳米材料能够加速细胞的损伤,促进细胞凋亡。因此,所制备的纳米材料可以一定程度上替代传统的抗癌药物,用于肿瘤的治疗。
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