單一細胞濃度等級之電泳/電層析感測晶片平台開發—類神經細胞之電流應答分析

Development of Chip-Based Electrophoresis/Electrochromatography Platform for Amperometic Sensing and Analyses of PC-12 Cells Response at Single Cell Releasing Level

吳仁貴(Ren-Guei Wu)

指導教授 ： 曾繁根

國立清華大學/原子科學院/工程與系統科學系/博士(2009年)

摘要

近年來在單細胞檢測與分析的領域裡，已由多種類細胞間的反應分析，轉為細胞內胞器或細胞體液的反應分析。另外，也從破壞細胞本體取得樣本的方式，轉為活體細胞即時釋放檢測收集的方式。但不論採用何種方式都會遇到樣本量不足(zmole)造成濃度過低難以檢測，或是體積量太少(pL)難有適當的操控介面造成樣本流失，因此一即時濃縮與收集的技術發展便是一大關鍵。同時，唯有將操控尺度微小化以及具有高分離效率與高靈敏的檢測分析技術，方可達成單一細胞研究之目的。
故本研究主要目的為建構一可檢測至單一細胞濃度等級之晶片式細胞分子操控分析平台，用來觀察與量測在細胞受到外加的物理性與化學性的刺激後，所釋放出的訊息分子的成分與數量。研究中，利用從老鼠體內培養出的類神經細胞(PC-12 Cell)來當做研究樣本，該細胞可分化出神經細胞具有的功能性特徵(軸突與突觸)，同時在接受到外在刺激之後會釋放出神經傳導因子。與傳統必須溶解細胞取得大量生物樣本且只著重在捉取、培養或是檢測訊號的生物晶片不同的是，本晶片平台的優勢為在不須溶解細胞的情況下，發展成高分離效率與高靈敏的檢測技術之微全分析系統，並具有對極微量的生物分子進行純化、收集、濃縮、分離與檢測等多功能處理系統。
在本研究中發展了三各不同功能的晶片系統，並進行整合為一操控分析平台，分別為純化與收集晶片，濃縮與分離晶片以及檢測晶片。實驗結果顯示，利用此整合晶片平台可達成一具有高解析效能的分離理論板數(3.8×105 plants/m)、高效率的樣本濃縮能力(105 folds in 15min)以及超微量的檢測濃度極限值(1.6 zmol, 10-21)之分析系統。 未來可望能夠應用於在單一細胞之間內所釋放之微量(ng-pg)蛋白質、DNA以及神經傳導因子等生物分子的操控與分析。

關鍵字

單一細胞分析 ； 毛細管電泳/電層析晶片 ； 多壁奈米碳管分離管柱 ； 電動力濃縮技術 ； 奈微米流體系統

並列摘要

無資料

並列關鍵字

Single cell analysis ； Electrokinetic preconcnetration ； MWCNTs nanocolumn ； Micro/Nano-fluidic system ； Electrophoresis / electrochromatography chip

參考文獻

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