微流控芯片上细胞内药物的光学示踪研究.pdf

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1、学校代码：10286分类号：TN29密级：公开UDC：621.3学号：151152论文题目研究生姓名：费嘉远导师姓名：王著元教授申请学位类别工学硕士学位授予单位东南大学一级学科名称光学工程论文答辩日期2018年6月8日二级学科名称学位授予日期2018年月日答辩委员会主席恽斌峰教授评阅人胡国华教授沈中华教授2018年6月8日硕士学位论文微流控芯片上细胞内药物的光学示踪研究专业名称：生物光子学研究生姓名：费嘉远导师姓名：王著元教授OPTICALTRACINGOFINTRACELLULARDRUGSONMICROFLUIDICCHIPSAThesisSubmit

2、tedtoSoutheastUniversityFortheAcademicDegreeofMasterofEngineeringBYFeiJia-yuanSupervisedbyProf.WangZhu-yuanSchoolofElectronicScienceandEngineeringSoutheastUniversityApril2018东南大学学位论文独创性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得东南大

3、学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。研究生签名：日期：东南大学学位论文使用授权声明东南大学、中国科学技术信息研究所、国家图书馆、《中国学术期刊（光盘版）》电子杂志社有限公司、万方数据电子出版社、北京万方数据股份有限公司有权保留本人所送交学位论文的复印件和电子文档，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。本人电子文档的内容和纸质论文的内容相一致。除在保密期内的保密论文外，允许论文被查阅和借阅，可以公布（包括以电子信息形式刊登）论文的全部内容或中、英文摘要等部分内容。论文

4、的公布（包括以电子信息形式刊登）授权东南大学研究生院办理。研究生签名：导师签名：日期：摘要摘要随着人们对个人健康愈加关注，快速、便携、全方位诊疗手段的需求变得愈发迫切。近年来，微流控平台在生物分析领域的发展让细胞药物分析的微型化、集成化成为可能。以表面增强拉曼散射技术（SERS）为代表的光学检测手段具有无组织破坏性，高灵敏度和原位实时等优势，在细胞检测领域具有潜在应用前景。微流控和SERS技术的结合，不仅满足了对细胞内药物高通量检测的需求，更为药物分析提供了一个仿生、可控的检测平台。本文分别从多元同步检测和体外组织模拟两个方面设计了SERS微流控平台，并分

5、别利用无拉曼标记和有拉曼标记两种SERS检测方式进行了生物分子的示踪。首先，我们设计了一个能够对多药物进行同步药代动力学分析的微流控检测芯片。利用双层PDMS芯片制作的可调控气压阀门，对微流通道分时复用，实现了HeLa和SKBR3细胞的独立培养和细胞内药物6MP和MMI的多浓度同步SERS表征。此外，利用细胞内化的银基底实现了对两种药物的分布、吸收和代谢的分析。无标记SERS技术还可以提供指纹图谱，可监测药物在细胞内发生的结构变化。以该平台作为简化模型，扩大芯片规模和检测种类，在未来有机会实现高通量的细胞药物分析。其次，我们构建了一个能够用于血管内皮细胞三

6、维培养和光学监测分泌作用的联合微流控平台。该平台由三维培养芯片和定量检测芯片两个部分构成。三维培养芯片设计了两个用于三维共培养的水凝胶通道和两个作为动/静脉的流体通道。内皮细胞（HUVEC）能够分别和成纤维细胞或乳腺癌细胞共培养，来模拟体内肿瘤血管生成的微环境。细胞-细胞或细胞-基质的相互作用所分泌的血管内皮生长因子（VEGF）作为重要的肿瘤分析物，能够被定量检测芯片捕获并实现高灵敏度的SERS表征。检测过程中，内嵌DTNB的金包银纳米棒被制备作为SERS探针，其检测限为1pg/mL。结果表明，成纤维细胞和肿瘤细胞在血管生成上扮演了不同的角色，且刺激不同浓

7、度的VEGF分泌。此外，该平台内的血管形态能够对激活剂和抑制剂分别做出响应，并捕捉到VEGF含量变化。因此，这种联合微流控平台结合SERS技术，在体外组织分析和肿瘤治疗领域前景广阔。关键词：微流控，表面增强拉曼散射，三维培养，金包银纳米棒，血管内皮生长因子IAbstractAbstractAshumanpaymoreattentiontopersonalhealth,thedemandforfast,portableandcomprehensivemedicaltreatmentbecomesmoreandmoreurgent.Inrecentyears,

8、thedevelopmentofthemicrofluidicpl