ITO石英晶体电极上不同内皮细胞浓度的粘弹性研究及药物作用评估

用石英晶体微天平(quartz crystal microbalance,QCM)和活细胞成像技术实时监测人脐静脉内皮细胞(HUVEC)在ITO石英晶体电极上的动态粘附响应过程。在ITO晶体电极上加入不同浓度的HUVEC,测定细胞在QCM上谐振频率以及耗散的实时变化。通过ITO电极与光学显微镜的联用,监测了HUVEC在药物处理前后的动态变化过程。用细胞粘弹性指数(QCM的动态电阻变化与频移变化之比,CVI=ΔR/Δf)表征细胞的粘弹性变化,同时通过活细胞成像技术的联用,实时监测细胞的形态变化。结果表明:细胞浓度为10万个/m L时,细胞在ITO电极上铺展完全且粘弹性最大。抑制剂y-27632和激动剂凝血酶thrombin药物处理细胞前后,在显微镜的实时监测下细胞形态变化不明显,但CVI粘弹性指数变化较大,说明QCM信号比光学信号更为敏感,且在药物筛选方面有有很大的应用前景。     

QCM与光学显微镜共同应用于研究细胞–细胞相互作用对细胞–基质黏附的影响

细胞–基质黏附是一个动态而复杂的过程。在细胞培养与伤口愈合等细胞集体迁移过程中,细胞不同密度或细胞–细胞间不同相互作用势必影响细胞–基质间黏附,可有关这种影响的动态研究尚少。石英晶体微天平技术以细胞群为研究对象,能够实时监测细胞与传感元件表面之间的黏附相互作用及细胞黏弹性变化。该文通过培养不同细胞数目以模拟细胞–细胞间不同相互作用,将QCM技术与光学显微镜技术共同应用于研究人脐静脉内皮细胞细胞–细胞相互作用对细胞–基质间黏附的影响。结果显示,细胞–细胞间相互作用对细胞黏附的影响不具有单调性,需分强度范围讨论。当细胞–细胞间相互作用处于较弱范围时,细胞–细胞间相互作用可促进细胞铺展和细胞黏着斑的形成,最终强化细胞黏附,而强劲的细胞–细胞间相互作用会约束细胞铺展,减小黏着斑面积,细胞黏附因此减弱。     

QCM监测不同浓度肌力药物作用下乳鼠原代心肌细胞的粘弹性响应

采用石英晶体微天平(QCM)非侵入式实时监测乳鼠原代心肌细胞于金晶体电极上的动态黏附响应与不同浓度肌力药物下的粘弹性响应。在乳鼠原代心肌细胞黏附铺展于金晶体电极表面后,加入不同浓度的正性肌力药物异丙肾上腺素与负性肌力药物维拉帕米,监测QCM频率(F)以及动态电阻(R)的实时变化,采用粘弹性指数CVI(CVI=ΔR/ΔF)表征细胞的粘弹性变化,并通过光学显微镜观察药物作用下细胞的形态变化。结果表明:随着异丙肾上腺素浓度的增加,药物引起的QCM频率下降、电阻增加与CVI增大的幅度均增大;光学显微镜下观测到细胞收缩,符合CVI变大、细胞变硬的响应;随着维拉帕米浓度的增加,药物引起的QCM频率升高、电阻下降与CVI减小的幅度均增大;光学显微镜下观测到细胞舒张,符合CVI变小、细胞变软的响应。说明QCM与原代心肌细胞结合作为心血管药物筛选细胞模型与工具有很大的应用前景。