葡萄糖是細胞生長過程中最基本的能量來源，直接參與細胞代謝氧化生成腺嘌呤核苷三磷酸（ATP）。腫瘤細胞的代謝途徑異于正常細胞，即使在氧氣充足情況下腫瘤細胞也更加傾向于通過糖酵解途徑代謝，造成了腫瘤細胞大量消耗周邊環(huán)境中的葡萄糖等養(yǎng)分。
對腫瘤代謝過程的監(jiān)控是深入理解腫瘤生長機理、藥物抑制作用的重要方法之一，為傳統(tǒng)的細胞生物學(xué)方法提供新的研究切入點。如何在細胞培養(yǎng)原位連續(xù)檢測腫瘤代謝微環(huán)境的連續(xù)參數(shù)變化對生物傳感器的制備提出了極大的挑戰(zhàn)。
本團隊基于聚砜梯度中空纖維膜構(gòu)建了集細胞培養(yǎng)與原位電化學(xué)檢測集于一體的生物電化學(xué)傳感系統(tǒng)。首先在中空纖維膜內(nèi)壁層層組裝納米碳管-普魯士藍-酶的復(fù)合電化學(xué)傳感結(jié)構(gòu)，然后在較為致密的中空纖維膜外壁進行細胞貼壁培養(yǎng)。
利用中空纖維膜的內(nèi)外表面實現(xiàn)細胞生長與電化學(xué)檢測區(qū)域隔離，避免細胞與電極直接接觸，減少電流對細胞生長的影響，同時代謝物質(zhì)通過多孔膜管壁實現(xiàn)內(nèi)外環(huán)境平衡，以實現(xiàn)長期電化學(xué)監(jiān)測。多孔結(jié)構(gòu)增強了酶電極的穩(wěn)定性，并且通過引入普魯士藍層消耗催化反應(yīng)產(chǎn)生的H2O2，減少長期監(jiān)測中H2O2的蓄積。
構(gòu)建的細胞培養(yǎng)與葡萄糖檢測系統(tǒng)通過對肺癌細胞生長加藥進行實際監(jiān)測，初步證實了膜電極在細胞培養(yǎng)和細胞代謝環(huán)境中葡萄糖物質(zhì)連續(xù)檢測中的可行性，將進一步深入應(yīng)用于藥物篩選和細胞代謝研究。
相關(guān)成果以“In-situ monitoring of glucose metabolism?in cancer cell microenvironment based on?hollow fiber?structure”為題發(fā)表在高水平期刊Biosensors and Bioelectronics（IF=9.518）。
論文的第一作者為杭州師范大學(xué)藥學(xué)院碩士研究生馬珍；論文指導(dǎo)老師為杭州師范大學(xué)醫(yī)學(xué)院陳大競教授、謝恬教授以及浙江大學(xué)高分子科學(xué)與工程學(xué)系黃小軍副教授。該項工作得到了國家自然科學(xué)基金、浙江省自然科學(xué)基金等項目的資助。
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