​浙江大學黃小軍/杭師大醫學院陳大競、謝恬合作:關於梯度膜細胞傳感新成果

葡萄糖是細胞生長過程中最基本的能量來源,直接參與細胞代謝氧化生成腺嘌呤核苷三磷酸(ATP)。腫瘤細胞的代謝途徑異於正常細胞,即使在氧氣充足情況下腫瘤細胞也更加傾向於通過糖酵解途徑代謝,造成瞭腫瘤細胞大量消耗周邊環境中的葡萄糖等養分。

對腫瘤代謝過程的監控是深入理解腫瘤生長機理、藥物抑制作用的重要方法之一,為傳統的細胞生物學方法提供新的研究切入點。如何在細胞培養原位連續檢測腫瘤代謝微環境的連續參數變化對生物傳感器的制備提出瞭極大的挑戰。

本團隊基於聚砜梯度中空纖維膜構建瞭集細胞培養與原位電化學檢測集於一體的生物電化學傳感系統。首先在中空纖維膜內壁層層組裝納米碳管-普魯士藍-酶的復合電化學傳感結構,然後在較為致密的中空纖維膜外壁進行細胞貼壁培養。

利用中空纖維膜的內外表面實現細胞生長與電化學檢測區域隔離,避免細胞與電極直接接觸,減少電流對細胞生長的影響,同時代謝物質通過多孔膜管壁實現內外環境平衡,以實現長期電化學監測。多孔結構增強瞭酶電極的穩定性,並且通過引入普魯士藍層消耗催化反應產生的H2O2,減少長期監測中H2O2的蓄積。

構建的細胞培養與葡萄糖檢測系統通過對肺癌細胞生長加藥進行實際監測,初步證實瞭膜電極在細胞培養和細胞代謝環境中葡萄糖物質連續檢測中的可行性,將進一步深入應用於藥物篩選和細胞代謝研究。

​浙江大學黃小軍/杭師大醫學院陳大競、謝恬合作:關於梯度膜細胞傳感新成果

相關成果以“In-situ monitoring of glucose metabolism in cancer cell microenvironment based on hollow fiber structure”為題發表在高水平期刊Biosensors and Bioelectronics(IF=9.518)。

論文的第一作者為杭州師范大學藥學院碩士研究生馬珍;論文指導老師為杭州師范大學醫學院陳大競教授、謝恬教授以及浙江大學高分子科學與工程學系黃小軍副教授。該項工作得到瞭國傢自然科學基金、浙江省自然科學基金等項目的資助。

論文鏈接:

https://doi.org/10.1016/j.bios.2020.112261

相关新闻