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[硕士论文] 刘子辉
应用化学 华中农业大学 2018(学位年度)
摘要:细胞是生命的基本组成单位。在科学技术不断进步的今天,研究细胞的结构、功能与行为依然是科学工作者们不断探索的重要课题。传统的研究大多针对整个细胞群体,将细胞群体中每个细胞的平均水平作为研究依据,忽略了细胞与细胞之间的差异。这类差异是由细胞自身的差异及其所处于的微环境的差异所引起的,对于充分理解生理条件下组织微环境的细胞特异性和复杂性具有重要意义,因此,从单细胞水平对细胞进行研究是当前细胞研究工作中的重要发展方向。微量元素作为生命活动中的重要组成部分,能够影响生命活动中的各个环节,也是单细胞分析的研究对象之一。电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)作为目前元素分析最为重要的手段之一,具备优异的元素检测能力。能够在单细胞水平检测细胞自身元素含量,同时也能够分析外源性元素(如药物吸收,元素标记等)在单个细胞上的水平。利用ICP-MS进行单细胞分析的研究近年来取得了长足的进步,有望在化学、生物领域发挥重要作用。
  本论文的研究目的在于考察单细胞分析过程中各条件参数对于单细胞分析结果的影响;将单细胞ICP-MS(Single cell ICP-MS,SC-ICP-MS)方法分别应用于酵母、猪精子细胞,对细胞本身的元素含量水平进行了考察,同时分别考察了两种细胞对外源性元素的吸附情况。本文的研究主要包含以下内容:
  (1)以酵母细胞为研究对象,建立了单细胞元素分析方法,实现了单个酵母细胞水平上的Mg、K、Mn、Cu、Zn的定量分析。并考察了积分时间(dwell time)为0.1-10ms间的单细胞信号差异,信号-背景比的变化趋势、检出限、及细胞计数能力。以标准溶液对单细胞信号进行定量,并确立了短积分时间条件下定量方式。结果表明:单细胞信号持续时间约为0.8~1ms;定量结果同酸消解定量较为一致;短积分时间下能够得到较高的细胞信号-背景比值,同时得到更低的检出限。
  (2)在酵母ICP-MS单细胞分析的基础上,将该方法应用于猪精子细胞分析。考察了猪精子细胞经雾化后的细胞完整性、细胞破碎前后元素信号的差异、以及对肿瘤药物顺铂的吸收情况。实验结果表明细胞由雾化器雾化后仍保有完整的细胞结构;细胞经破碎后,不同元素单细胞信号的变化呈现出不同趋势。同时从单细胞水平考察了精子细胞对抗肿瘤药物顺铂的摄入情况,结果表明,猪精子细胞中Pt含量同顺铂的孵育浓度及时间都呈正相关,同时单细胞水平上的Pt含量随着孵育浓度及时间的增加均为达到饱和,体现出顺铂通过自由扩散进入胞内的特点。
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