[发明专利]利用电阻抗传感技术分析细胞迁移的方法及其专用装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种分析细胞迁移的方法及其专用装置，特别涉及利用电阻抗传感技术分析细胞迁移的方法及其专用装置。 

背景技术

细胞迁移是一种细胞的运动现象，是细胞在化学信号或其他因素的影响下在空间上发生的位置转移。在包括胚胎发育、创伤愈合、免疫应答以及肿瘤转移在内的众多生理和病理过程中，细胞迁移都扮演着极为重要的角色。在肿瘤治疗过程中，肿瘤转移是导致患者死亡率增高的重要因素，而肿瘤转移则与肿瘤细胞的迁移有着极为密切的联系，为了攻克肿瘤，在抗肿瘤药物筛选和药物研发中人们也把目光投向了对肿瘤细胞迁移有抑制作用的抗转移类药物。这些都说明对于细胞迁移的分析无论对于生命科学、医学等多学科的基础研究还是对于药物工业等现代化生物技术领域来说都具有重要的意义。而传统的对细胞迁移进行检测的方法，例如愈伤分析，通常需要在体外培养的单层细胞上形成物理刮痕，然后利用显微镜对细胞迁移过程进行光学观察。这些方法往往依赖于繁重的手工劳动，而且实验重复性低，依赖于定性观察，难以进行定量测量。因而，难以满足现代生物学研究以及现代生物技术产业对细胞迁移测量的需要。这成为摆在诸多科研工作者面前的一个难题。 

自组装单分子层技术是一种利用某些分子的自组装特性在基底(例如玻璃、硅、金等)表面自动形成整齐排列的分子层结构的技术，依据用途以及基底类型的不同，有各种不同的单分子层。 

细胞电阻抗传感技术是一种能够对细胞的“形态学”变化进行实时、定量、无需标记以及无创伤检测的自动化电测量技术。这种技术的原理是在绝缘基底上加工微电极或微电极阵列，并在基底上进行细胞培养，当在电极上施加微弱的交流电信号时，由于细胞的绝缘性质，其会对电场造成一定的阻碍作用，通过对这种阻碍作用(阻抗)的测量，可以间接测量细胞的生物学行为。例如，当有细胞在培养环境中贴附、增殖或者其形态发生一定的变化时，其与基底之间的黏附状态发生变化时，其对电场的阻碍作用也会发生变化。通过对阻抗的测量就可以将细胞的这种变化动态地测量出来。细胞电阻抗传感技术已经被应用于进行细胞增殖(cell proliferation)， 细胞贴附(cell attachment)，细胞微运动(cell micromotion)，细胞屏障功能研究(cell barrier function)，细胞趋化现象研究(chemotactic cell motility)，细胞凋亡(cell apoptosis)，细胞愈伤分析(wound-healing assay)，体外细胞毒性分析(in vitrocell cytotoxicity)以及细胞对外界物理或化学刺激的响应(cell response to physicaland chemical changes)等相关研究。 

2004年Keese等报到了一种利用强烈细胞电穿孔形成没有细胞的空白区域，配合细胞电阻抗传感技术进行细胞迁移分析的方法(Keese et al.，2004)。在该方法中，金属电极被加工在用于细胞培养的绝缘基底上，将待分析的细胞接种于绝缘基底上并进行细胞培养，待细胞长满基底(当然，也长满电极)，在电极上施加幅值较大的电脉冲，使得电极区域的细胞由于强烈的不可逆细胞电穿孔而被杀死，造成电极区域出现没有细胞的空白区域，此时细胞开始由电极周围向电极表面区域迁移，用细胞电阻抗传感技术实时监测细胞在电极上的迁移状况，便可以检测细胞迁移进程。这种方法将细胞迁移的检测过程高度自动化地完成了，这是其优点，但是强烈的细胞电穿孔会对电极周围细胞的活性造成不良影响，另外，电极区域也会残留细胞死亡后留下的残骸，这些都有可能影响细胞迁移的检测结果。 

发明内容

本发明的目的是提供一种利用电阻抗传感技术分析细胞迁移的方法及其专用装置。该方法能够实现实时、连续测量细胞在自然培养状态下的迁移速率。 

本发明所提供的利用电阻抗传感技术分析细胞迁移的方法，包括如下步骤： 

1)处理设有至少一对电极的绝缘基底，使所述电极上形成自组装单分子层，该单分子层能够阻止细胞在电极表面的贴附，在所述电极上施加电信号后该分子层能够被解离； 

2)培养待检测细胞，使待检测细胞长满除覆盖有自组装单分子层的所述电极外的区域； 

3)在所述电极上施加电信号，使得电极上修饰的自组装单分子层解离； 

4)利用电阻抗传感方法对待测细胞在电极上的迁移情况进行检测。