[发明专利]一种细胞牵引力与粘弹性的同时定量测定方法

摘要

本发明公开了一种细胞牵引力与粘弹性的同时定量测定方法。所述方法是将AT切石英晶体与BT切石英晶体置于培养皿或检测池内，所述AT切石英晶体与BT切石英晶体具有相同频率、表面形态和/或修饰了相同的表面黏附分子；向培养皿或检测池中加入待测细胞，通过如下公式(I)测定出细胞牵引力ΔSΔS＝(KAT‑KBT)‑l[tqATΔfAT/frAT‑tqBTΔfBT/frBT](I)，细胞粘弹性由如下公式(II)与(III)定量和/或由公式(IV)半定量表征。细胞存储模量G′＝π2Zq2(ΔR2/16π2Lq2‑Δf2)/ρliqfr2(II)，细胞损耗模量G″＝‑πZq2ΔfΔR/2Lqρliqfr2(III)，细胞粘弹性指数CVI＝ΔR/Δf(IV)。本发明可用于研究细胞处于不同内外环境激励下细胞力与粘弹性的动态变化规律，如药物的影响，药物可在细胞黏附前或黏附后加入。本发明适用于所有贴壁细胞，包括原代细胞与传代细胞。

主权项

一种细胞牵引力与粘弹性的同时定量测定方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：(1)将AT切石英晶体与BT切石英晶体置于培养皿或检测池内，所述AT切石英晶体与BT切石英晶体具有相同频率、表面形态和/或修饰了相同的表面黏附分子；(2)向培养皿或检测池中加入待测细胞，通过如下公式测定出细胞在黏附时间为t时的细胞牵引力ΔSt：ΔSt＝(KAT‑KBT)‑l[tqATΔftAT/frAT‑tqBTΔftBT/frBT]  (Ⅰ)式(Ⅰ)中，KAT＝2.75×10‑l2cm2dyn‑1，KBT＝‑2.65×10‑l2cm2dyn‑1分别为AT切石英晶体与BT切石英晶体的应力系数；frAT为AT切石英晶体的谐振频率、frBT为BT切石英晶体的谐振频率，tqAT为AT切石英晶体的厚度、tqBT为BT切石英晶体的厚度，均为常数；ΔftAT，ΔftBT分别为AT切、BT切晶体在任意时间t相对于其参考点的频移；当ΔSt为负号时，表明细胞本身受到的应力是压应力，细胞处于收缩状态，对应细胞外基质受到一大小相等方向相反的张应力；当ΔSt为正号时细胞本身受到的力为张应力，细胞处于铺展状态，对应细胞外基质受到一大小相等方向相反的压应力；由ΔS引起的AT切与BT切晶体频移变化分别为：Δf，sAT＝frAT KATΔS/tqAT  (Ⅱ)Δf,sBT＝frBT KBTΔS/tqBT  (Ⅲ)细胞黏附引起的总的频移由三部分组成：ΔfAT＝Δf,sAT+Δf,mAT+Δf,viscoAT  (Ⅳ)ΔfBT＝Δf,sBT+Δf,mBT+Δf,viscoBT  (Ⅴ)式(Ⅳ)和式(Ⅴ)中，S,m,visco分别为表面应力、质量与粘弹性引起的频移；已知了表面应力引起的频移后，质量与粘弹性引起的频移变化为：Δf,mAT+Δf,viscoAT＝ΔfAT‑Δf,sAT  (Ⅵ)Δf,mBT+Δf,viscoBT＝ΔfBT‑Δf,sBT  (Ⅶ)在电极上修饰了细胞黏附分子而使细胞与传感器形成黏着斑与紧密接触，细胞‑传感器距离大为减小致可忽略，细胞层厚度相对于声波探测深度为半无限粘弹性介质时，细胞的粘弹性参数，包括细胞层存储模量与损耗模量通过如下公式定量求出：细胞存储模量G′＝π2Zq2(ΔR2/16π2Lq2‑Δf2)/ρliqfr2  (Ⅷ)细胞损耗模量G″＝‑πZq2ΔfΔR/2Lqρliqfr2  (Ⅸ)式(Ⅷ)和式(Ⅸ)中Zq、Lq、fr分别为石英晶体的声阻抗、动态电感与谐振频率，为常数；ρliq为培养基的密度， 近似为水的密度，为常数；ΔR为AT或BT切石英晶体在任意时间相对于其参考点的动态电阻变化；Δf是AT BT扣除了表面应力部分引起的频移之后的频移；此外，细胞的粘弹性还可由细胞粘弹性指数CVI由式(Ⅹ)来半定量表征：CVI＝ΔR/Δf   (Ⅹ)；式(Ⅹ)中Δf是扣除了表面应力部分引起的频移之后的频移。