基于交流阻抗的细胞与微纳结构相互作用电学特性研究

传统的体外细胞检测技术多数建立在光学基础上,操作复杂且会对细胞造成一定程度的损伤,并且主观性较强,没有统一的标准。随着细胞电学特性与微纳结构基底研究的发展,活细胞的无损检测逐渐成为研究热点,基于电化学传感原理,细胞交流阻抗检测也受到了越Vascular biology来越多研究学者的关注。然而,现阶段多数细胞阻抗传感基底都采用2D平面基底模型,传感灵敏度较差,测得的细胞阻抗谱中包含的细胞信息较少。为解决此难题,本文基于交流阻抗原理,研究了不同3D微纳结构阵列基底与细胞间的阻抗差异,并测量了广谱抗癌药物紫杉醇溶液处理细胞后的阻抗变化。具体的研究工作与研究成果如下:首先采用COMSOL软件对细胞与不同尺寸的微纳结构阵列基底以及平面基底间的阻抗模型进行了仿真分析,仿真结VX-445 IC50果表明细胞在具有圆柱凸起阵列基底表面的阻抗值要比在平面基底上的阻抗值大,并且直径为5μm、高度为100nm的圆柱基底阻抗传感效果最佳。其次通过使用曝光、显影、镀膜、剥离的工艺制备了直径分别为5μm和10μm,高度分别为60nm、80nm和100nm的圆柱阵列基底,并使用扫描电子显微镜(SEM)对微结构基底进行了表征。再次使用电化学工作站和制备的微结构基底搭建了细胞阻抗测量系统,并购买Alisertib对细胞与不同基底间的交流阻抗进行了测量,实验结果与仿真结果相吻合,再次验证了直径为5μm、高度为100nm的圆柱阵列基底的阻抗传感优于其他基底,得到了更好的阻抗传感效果。最后对直径为5μm、高度为100nm的圆柱阵列基底进行了应用,将其作为工作电极测量了不同浓度的紫杉醇溶液对人结肠癌细胞处理后的阻抗谱。实验结果显示随着紫杉醇溶液浓度的增大,细胞阻抗逐渐减小,较好的反映了紫杉醇对人结肠癌细胞健康程度的损伤效果。