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目的:生物介电谱技术作为一种可行性的生物传感工具可根据不同细胞表现出来的特定的电学差异来区别肿瘤细胞。鉴于结肠癌是我国常见的恶性肿瘤之一,本论文以结肠癌细胞为研究对象,采用频域电阻抗测量技术并利用多种解析手段提取到细胞特定的电学参数,为结肠癌细胞进一步的电生理研究提供观测指标与方法。 方法:采用Agilent4294A阻抗分析仪在40Hz~110MHz范围内对人结肠癌细胞COLO205和人正常结肠上皮细胞NCM460的悬浮液体系进行了多浓度的电阻抗测量。利用Cole-Cole方程和双壳物理模型分别对细胞做了拟合分析并利用最小二乘法对拟合结果进行误差评价。对两种细胞特定的电学参数进行统计处理并作出差异分析。另外,本论文还通过对两种细胞光镜和电镜的观察探讨了两种细胞的形态学差异。 结果: 1.COLO205和NCM460细胞悬浮液体系均存在三种介电色散现象:α色散,β1色散,β2色散。其中α色散来源于体系中的对离子极化,而β1色散,β2色散则是由于细胞的界面极化产生。 2.细胞介电谱的数学模型拟合得到三个特征频率且与细胞浓度无关。其中对于COLO205:fc1=0.4±0.03kHz,fc2=0.4±0.05MHz,fc3=14.54±0.15MHz;对于 NCM460: fc1=0.47±0.06kHz(高于结肠癌细胞17.5%,P<0.001),fc2=0.49±0.04MHz(高于结肠癌细胞22.5%,P<0.001),fc3=10.5±0.15MHz(低于结肠癌细胞27.8%,P<0.05)。 3.COLO205和 NCM460细胞的部分特征参数存在显著性差异,包括Δε3(P<0.001)、Δε2(P<0.05)、Δε1(P<0.001)、P1(P<0.001)、P2(P<0.05)、β1(P<0.05)、β2(P<0.05)、β3(P<0.001)。 4.COLO205和NCM460细胞的介电谱具有频率依赖性和体积分数依存性。 5.双壳物理模型解析结果显示:NCM460和 COLO205的细胞膜电容分别为3.01μF/cm2和2.83μF/cm2,核膜电容分别为0.44μF/cm2和0.53μF/cm2。 6.光镜下细胞直径的测量结果:NCM460的直径大小为13.36±8.99μm,COLO205细胞的直径大小为14±6.60μm。 结论:生物细胞或组织对交流电场具有较高的敏感性。介电谱作为一种可行性的生物传感工具能够用来区分人结肠癌细胞 COLO205和人正常结肠上皮细胞 NCM460的不同。细胞的电学参数能够为癌细胞病理学的进一步分析提供可借鉴的电生理指标。