基于丝网印刷功能化电极阵列研究活性氧分子在恶性黑色素瘤细胞药物治疗中的变化与作用

Malignant melanoma with diffusion capability is a kind of skin cancers with high death rate. It has proved that the reactive oxygen species (ROS) play an important role in melanoma cell activities. However, current studies about drug treatment of melanoma focus on clinical curative effects and cellular gene expression changes and protein damage. Limited information is available for dynamic changes of the ROS concentrations during the drug treatment. This project is designed to real time and quantitatively detect ROS molecules released from melanoma cells during drug treatment using functional electrode arrays. The electrode arrays will be fabricated by screen printing machine using graphene composite materials that provide specific catalytic activities towards ROS. Relation between cell released ROS molecules and drug treatment effects will be analyzed accordingly. This project is expected to provide fundamental understandings of melanoma cell activities at the molecular level as well as help to treat malignant melanoma more effectively.

恶性黑色素瘤具有扩散能力，是一类致死率高的皮肤肿瘤。研究已证明活性氧在黑色素瘤细胞活动中有着重要的作用。但目前的相关研究主要集中在黑色素瘤临床治疗效果、细胞基因表达的变化、蛋白的破坏上面，对黑色素瘤细胞治疗过程中释放活性氧分子的浓度变化了解甚少。本项目拟设计和合成对活性氧分子具有特异催化活性的石墨烯复合材料，利用丝网印刷技术制备石墨烯复合材料功能化电极阵列，原位实时检测黑色素瘤细胞在药物治疗过程中所释放的不同类活性氧分子，并结合相应细胞样本药物疗效的检测结果，揭示细胞活性氧分子的浓度变化与药物疗效的关系。为在分子水平上了解黑色素瘤细胞的活动及有效治疗恶性黑色素瘤提供一定的理论贡献。

恶性黑色素瘤具有扩散能力，是一类致死率高的皮肤肿瘤。研究已证明活性氧在黑色素瘤细胞活动中有着重要的作用。但目前的相关研究主要集中在黑色素瘤临床治疗效果、细胞基因表达的变化、蛋白的破坏上面，对黑色素瘤细胞治疗过程中释放活性氧分子的浓度变化了解甚少。针对上述问题，特别是对瘤细胞治疗中释放活性氧分子的浓度变化检测这一挑战，本项目设计了三个方面的研究：1)构筑基于复合材料的丝网印刷电极阵列，实现原位实时动态检测细胞释放活性氧分子；2)在生物兼容性印刷电极和阵列上培养细胞，并选定特定细胞特别是黑色素瘤细胞治疗药物；3)研究活性氧分子浓度变化与瘤细胞药物治疗效果的关系。经过3年的执行，本项目按计划完成了所设定的研究内容和目标，所取得的研究成果，包括合成了系列对活性氧分子具有特异响应和良好生物兼容性的石墨烯及其它复合材料，并利用丝网印刷技术和其它制备手段，构筑了系列丝网印刷电极及阵列，有效解决了原位实时动态特异检测细胞包括黑色素瘤细胞在药物治疗过程中释放活性氧分子这一应用挑战，也提供了一种可有效鉴别癌细胞和正常细胞的方法。在开展应用研究的同时，也阐明了相关瘤细胞释放活性氧分子的动态变化和其药物治疗效果之间的关系，为在分子水平上了解瘤细胞的活动及有效治疗恶性瘤提供一定的理论贡献。项目执行过程中，与合作者展开了密切合作，所取得的研究成果通过参加6次国内外学术会议与同行进行汇报与交流，并培养6名硕士研究生。本项目的研究成果共计39项，包括SCI论文10篇、EI论文1篇（论文被引用共计79次），著书章节1章，申请国家发明专利8项，作大会报告6次，培养研究生6名，举办或参加学术会议5次，荣获省部级人才项目1项，成果技术转化1项。