背景[1-3]
人肺鳞癌细胞由G.Trempe和L.J.Old（1970）从一个患肺部鳞癌的病人胸水中分离培养。
人肺鳞癌细胞
人肺鳞癌细胞培养操作
1)复苏人肺鳞癌细胞：以下细胞培养冻存处理仅供参考，具体操作步骤以随货产品说明书为主
将含有1 mL细胞悬液的冻存管在37℃水浴中迅速摇晃解冻，加4 mL培养基混合均匀。在1000 rpm条件下离心3 min，弃去上清液，加1-2 mL培养基后吹匀。然后将所有细胞悬液加入含适量培养基的培养瓶中培养过夜（或将细胞悬液加入10 cm皿中，加入约8 mL培养基，培养过夜）。第二天换液并检查细胞密度。
2)人肺鳞癌细胞传代：如果细胞密度达80%-90%，即可进行传代培养。
a、弃去培养上清，用不含钙、镁离子的PBS润洗细胞1-2次。
b、加1 mL消化液（0.25%Trypsin-0.53mM EDTA）于培养瓶中，使消化液浸润所有细胞，弃去消化液，将培养瓶置于37℃培养箱中消化1 min，然后在显微镜下观察细胞消化情况，若细胞大部分变圆并脱落，迅速拿回操作台，轻敲几下培养瓶后加少量培养基终止消化。
c、按6-8 mL/瓶补加培养基，轻轻打匀后装入无菌离心管中，1000 rpm离心4 min，弃去上清液，补加1-2 mL培养液后吹匀。
d、将细胞悬液按1:2比例分到新的含8 mL培养基的新皿中或者瓶中，置于培养箱中培养。
3)人肺鳞癌细胞冻存：待细胞生长状态良好时，可进行细胞冻存。下面T25瓶为例；
a、收集细胞及细胞培养液，装入无菌离心管中，1000 rpm条件下离心4 min，弃去上清液，用PBS清洗一遍，弃尽PBS，进行细胞计数。
b、根据细胞数量加入无血清细胞冻存液，使细胞密度5×106~1×107/mL，轻轻混匀，每支冻存管冻存1mL细胞悬液，注意冻存管做好标识。
c、将冻存管放入-80℃冰箱，24 h后转入液氮灌储存。记录冻存管位置以便下次拿取。
应用[4][5]
人肺鳞癌细胞可以用于人肺鳞癌细胞SK-MES-1介电频谱特性研究以细胞悬浮液中人肺癌细胞的生物学变化对应的介电响应为主要研究内容
探讨将生物介电谱测量和分析技术应用到人肺癌症筛查,诊断,以及癌细胞分型等临床需求中的可行性。
方法:本论文首先在100 Hz100 MHz交变电场频率范围内,使用安捷伦4294A阻抗分析仪和两电极的测量池,对人正常肺上皮细胞BEAS-2B和人肺鳞癌细胞SK-MES-1两种细胞不同细胞体积分数的悬浮液进行介电测量。然后结合三项式Cole-Cole方程和单壳物理模型对测量得到的介电谱进行分析,应用非线性最小二乘曲线拟合技术提取ColeCole模型参数和细胞形态学参数。
最后通过分析BEAS-2B和SK-MES-1的介电谱特征参数和解析模型参数差异,探讨在实验条件下实现肺癌细胞与正常细胞分型的可行性和具体实施细节。本论文还尝试从生物物理学角度为人肺鳞癌细胞的病理学研究提供辅助信息,并结合细胞电镜和光镜照片讨论介电谱差异与细胞形态学变化之间的关系。
结果:1肺鳞癌细胞的介电常数较正常细胞的介电常数低(5.81%),但肺鳞癌细胞的电导率较正常细胞的电导率高(12.25%)。
2 BEAS-2B和SK-MES-1细胞悬浮液的介电谱、电导率谱、复平面图和介电损耗谱均表现有细胞悬浮液体积分数依存性。
3 BEAS-2B和SK-MES-1细胞悬浮液在100 Hz100 MHz频率范围均包含α和β两个介电弛豫。
4对BEAS-2B和SK-MES-1细胞悬浮液的介电谱进行Cole-Cole模型分析,需要使用三项式Cole-Cole方程以获得满足精度要求的拟合结果。这表明两类细胞悬浮液的介电谱均对应三个特征频率,分别表征了不同频率段的外加电场激发产生的双电层中对离子极化,以及细胞膜和核膜处的界面极化。
5应用Cole-Cole模型分析细胞悬浮液的介电谱得到的三个特征频率(fc1,fc2,fc3)不受细胞体积分数的影响。统计学分析结果显示特征频率可以作为区分BEAS-2B和SKMES-1的依据。
6应用单壳球形细胞物理模型对两类细胞的介电谱进行解析,得到的物理模型参数差异不仅可以体现两细胞的介电谱差异,而且结合两细胞的电镜和光镜照片结果,可以解释细胞癌变后形态学变化与介电差异的关系。
结论:本论文的结果表明人正常肺上皮细胞BEAS-2B和人肺鳞癌细胞SK-MES-1的介电谱具有明显差异。基于Cole-Cole模型和物理模型,结合曲线拟合技术可以提取特征频率等模型参数,特征化了两类细胞的介电谱差异,可以用做细胞分型的重要依据,为基于生物介电谱技术的人肺癌细胞分型等应用提供了有力的证明。
参考文献
[1]Low-frequency dielectric dispersion of bacterial cell suspensions.Koji Asami.Colloids and Surfaces B:Biointerfaces,2014
[2]The Fluid—Mosaic Model of Membrane Structure:Still relevant to understanding the structure,function and dynamics of biological membranes after more than 40years.Garth L.Nicolson.BBA-Biomembranes,2014
[3]In vivo electrical bioimpedance characterization of human lung tissue during the bronchoscopy procedure.A feasibility study.Benjamin Sanchez;;Gerd Vandersteen;;Irene Martin;;Diego Castillo;;Alfons Torrego;;Pere J.Riu;;Johan Schoukens;;Ramon Bragos.Medical Engineering and Physics,2013
[4]Impedance spectroscopy with field-effect transistor arrays for the analysis of anti-cancer drug action on individual cells.A.Susloparova;;D.Koppenhöfer;;X.T.Vu;;M.Weil;;S.Ingebrandt.Biosensors and Bioelectronics,2013
[5]张倩.人肺鳞癌细胞SK-MES-1介电频谱特性研究[D].宁波大学,2017.