纳米二氧化钛对胃癌细胞电特性的影响

作     者：包秀玲 

作者单位：宁波大学 

学位级别：硕士

导师姓名：马青

授予年度：2017年

学科分类：1002[医学-临床医学] 07[理学] 070205[理学-凝聚态物理] 08[工学] 080501[工学-材料物理与化学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 100214[医学-肿瘤学] 0702[理学-物理学] 10[医学] 

主      题：纳米二氧化钛 胃癌细胞 电特性 毒性评价 

摘      要：目的:电阻抗法是基于不同环境下,细胞的电阻和电容随不同的频率变化而改变,是一种非侵入性、实用的技术。本论文以人胃癌细胞MGC803的阻抗特性和细胞悬浮液中纳米二氧化钛的毒性变化对应的阻抗响应为主要研究内容,探讨电阻抗技术在细胞毒性评价研究中的应用。方法:首先设置的电场频率范围是40Hz到100 MHz,使用安捷伦4294A阻抗分析仪和平行板测量池,对人胃癌细胞MGC803和两种浓度纳米二氧化钛悬浮液进行阻抗测量,获得实验数据,然后构建二项式Cole-Cole模型和等效电路模型,提取模型特征参数,应用非线性最小二乘曲线进行拟合分析,最后获得人胃癌MGC803细胞悬浮液的电阻抗谱和Cole-Cole模型差异,比较两种浓度纳米二氧化钛的电阻抗谱特征和解析理论模型参数差异,探讨在实验条件下实现纳米二氧化钛的细胞毒性评价的可行性和具体实施细节。结果:1人胃癌细胞MGC803的电特性具有体积分数依存性,即随着体积分数的增加,电阻抗谱中的电阻抗实部和虚部(Re Z和Im Z)逐渐减小,特征频率(f C1、f C2)几乎不变。2纳米二氧化钛对人胃癌细胞MGC803电特性的影响具有剂量依赖性。即随纳米Ti O2剂量增加,电阻抗增量(△Z1,△Z2)随之减小,具体表现在:150μg/ml和300μg/ml的纳米二氧化钛分别减少第一电阻抗增量(△Z1)的18.18%和39.39%(P0.001),分别减少第二电阻抗增量(△Z2)的6.56%、8.2%(P0.001)。3纳米二氧化钛增加胃癌MGC803细胞的特征频率(f C1、f C2),具体表现:150μg/ml和300μg/ml的纳米二氧化钛分别增加第一特征频率(f C1)的19.74%和29.67%(P0.001),分别增加第二特征频率(f C2)的6.28%、23.43%(P0.001)。4纳米二氧化钛对胃癌细胞MGC803电特性的作用是降低细胞膜和核膜电阻,增加其导电性能。即150μg/ml和300μg/ml的纳米二氧化钛的细胞膜电容(Cm)和细胞膜外电阻(Re)分别减少23.08%和38.46%,8.13%和16.26%,(P0.001),细胞质电阻(Rcyt)细胞质电阻和横跨细胞核两端的细胞质电阻(Rsh)分别增大29.41%和35.29%,4.93%和28.22%(P0.001)。5通过电镜观察发现,300μg/ml纳米二氧化钛在MGC803细胞外堆积,穿过细胞膜,存在细胞质中。结论:本研究利用电阻抗谱技术检测纳米二氧化钛对胃癌细胞株MGC803的毒性作用,并基于数学模型和等效电路模型的参数变化,探讨纳米二氧化钛改变细胞膜和核膜的电阻抗作用机制,为纳米二氧化钛的细胞毒性作用提供一种量化的电学评价方法。