摘 要

乳腺癌是一种发病率较高的恶性肿瘤，通过检测患病者外周血液中的循环肿瘤细胞可以提高患病者病情诊断效率。微流控芯片作为一种高通量小型化的芯片型实验平台可以用于检测血液样本中的循环肿瘤细胞。金纳米颗粒具有可控粒径、生物相容性好和易于制备的优点。本实验通过设计合理的掩膜成功制作了出微流控芯片，选用了适当溶剂溶解金纳米颗粒，将金纳米颗粒修饰在微流控芯片的管道内最后对硅片进行同样实验，对硅片进行接触角测试与AFM表征来间接观测微流芯片内的修饰情况。

关键词：微流控芯片；纳米金；循环肿瘤细胞；捕获

Effects of gold nanoparticle structure on the surface of microfluidic channels on breast cancer cell capture

ABSTRACT

Breast cancer is a malignant tumor with a high incidence. It can improve the diagnosis efficiency of patients by detecting circulating tumor cells in peripheral blood of patients. Microfluidic chip as a high-throughput miniaturized chip experimental platform can be used to detect circulating tumor cells in blood samples. Gold nanoparticles have the advantages of controllable particle size, good biocompatibility and easy preparation. In this experiment, a microfluidic chip was successfully fabricated by designing a reasonable mask. The appropriate solvent was used to dissolve the gold nanoparticles, and the gold nanoparticles were attached inside the channels of the microfluidic chip. Finally, the same experiment was performed on the silicon wafer. Contact angle testing and AFM characterization were performed to indirectly observe the modification in the microfluidic chip.

Key words：microfluidic Chip; gold nanoparticles; circulating tumor cells; capture

目录

1 引言 1

2 微流控技术 2

2.1微流控芯片概述 2

2.2微流控芯片的主要分选原理 3

2.3微流控芯片的制备 3

3 金纳米颗粒 5

3.1金纳米颗粒概述 5

3.2金纳米颗粒的合成 5

4 实验原料及实验仪器 7

4.1 实验原料 7

4.2 实验仪器 8

5 实验步骤 9

5.1 微流芯片的制作 9

5.2 金纳米颗粒修饰于微流芯片管道中 10

6 数据与分析 11

6.1 微流芯片CAD图案设计 11

6.2 微流芯片成品图 12

6.3 金纳米溶剂的选取 13

6.4 金纳米颗粒负载于微流芯片上后微观形貌的比较 14

6.5 玻片不同反应后亲水性的比较 18

结论 19

致谢 20

参考文献 21

1 引言

乳腺癌是一种发生在乳腺腺上皮组织的恶性肿瘤，这种疾病病因暂时不明，其主要发生在女性身上并且是女性之中发病率最高的疾病之一。乳腺严格来说不是保障人体生命活动的重要器官，原位乳腺癌的致命程度也不高；但由于乳腺癌细胞失去了正常细胞的应有特征，细胞之间连接比较稀松，较易脱落。癌细胞一旦从原位掉落，脱落的癌细胞可以随着淋巴液或血液分散流动至全身，转移完成后极有可能危及生命。传统的乳腺癌检测方法主要包括但不限于血清肿瘤标志物以及影像学诊断这两种，但它们检测的效率较低，对于肿瘤细胞的微小转移检测效果比较差^[1]。通过查阅国内外相关研究可以发现，乳腺癌细胞自身具有独特的特异性受体蛋白，它可作为乳腺癌诊断的标记物^[2]，可为开发和筛选特异性肿瘤的靶向治疗药物提供基础以及途径。癌症患者外周血液中游离的肿瘤细胞一直是诊断恶性肿瘤的理想标志物，循环肿瘤细胞(circulating tumor cells，CTCs)就是这样一种从原位肿瘤脱落，发生上皮-间质转化，从而侵入到外周血液中的肿瘤细胞^[3]。循环肿瘤细胞具有显著的标志特征，其在乳腺癌临床诊断上的重要性不言而喻。假若能只需从患者少量血液样品中就可筛选富集出循环肿瘤细胞，这样就可以大大提升病情诊断效率同时减少患者痛苦。微流控技术就是近年来普遍用于检测循环肿瘤细胞的新兴技术。

2 微流控技术

近年来随着高聚物材料和微机电加工的快速发展，微流控技术依托于此逐渐成为一门横跨生物、化学以及物理学科的新兴热门研究领域。微流控芯片技术，又称微全分析系统（Micro total analysis system，μ-TAS），一般体现于微流控芯片之中，利用芯片内独特的设计管道来筛选、分离乃至培养通过其管道的各种含有微生物的流体。微流控技术与传统检测样品方法不同，它具有样品所需检测量较少，使用成本较低，样品检测效率较高，与其他设备兼容性较好，体积小，便于携带等优点^[4]。微流控技术与传统检测技术不同，还因其有一重要特征，即微尺度环境中独特的流体特性，如层流和液滴等。通过这些独有的流体的现象，微流控可以达成一系列常用方法所较难达成的微加工和微操作^[5]。这项技术大多应用于生物医学等方面，具体适用于遗传和单细胞分析、细胞迁移、蛋白质研究、干细胞、药物筛选和神经细胞培养等。除去对动物细胞的研究，用微流芯片在植物细胞方面的培养也正如火如荼地展开，由于植物细胞具有细胞壁的影响，传统培养方法存在较多阻碍，而微流芯片的微环境对于植物细胞的原生质体的捕获以及培养具有极大优势^[6]。董琛将微流芯片内管道设计为具有“C”、“O”等图案，经实验表明可以高效捕获悬浮培养条件下的杂交鹅掌楸的单个活体细胞、杨树和拟南芥的游离原生质体^[7]。

2.1微流控芯片概述