基于别构转录因子的水中砷离子无细胞传感器

为了探索水环境中砷离子现场快速检测的新方法,文章构建以特异性识别砷的别构转录因子ArsR为识别元件,荧光RNA为输出信号的无细胞生物传感器,实现对砷离子的现场快速检测。结果表明,在最佳实验条件下,建立的无细胞生物传感器可以在1 h内实现对1 nmol/L砷离子的检出,借助酶标仪可以实现在1~1 000 nmol/L浓度范围内的定量检测,线性方程为Y=1 232 lg[As^(3+)]-629.5(R^(2)=0.989 3)。实际水样中砷离子的检测结果与原子吸收光谱法的测量结果基本一致,加标回收率为98.866%~102.001%,且在其他重金属的干扰下也能正确检测目标物。该方法拥有高灵敏度和特异性强的特点,为砷离子的现场快速检测提供了一种新思路。

基于光寻址电位传感器的单细胞传感器设计

为了测量细胞电生理特性和进行药物分析,提出了一种基于光寻址电位传感器(LAPS)的单细胞传感器.用峰峰值为2 mV、频率为1 kHz的正弦信号模拟细胞动作电位,作为传感器的输入信号来观测系统的灵敏度;采用涂敷法和改变器件表面粗糙度的方法,将细胞固定在器件表面以改善传感器灵敏度;选择1μm/mL、10μg/mL两种质量浓度乙酰胆咸(Ach)作为大脑皮层神经细胞的刺激药物,检测在不同浓度药物作用下神经细胞的动作电位.实验结果表明,涂敷法固定细胞提高了传感器的灵敏度,该细胞传感器能够检测出模拟动作电位,并能够检测出不同浓度的乙酰胆碱.

小波变换在神经细胞传感器信号去噪中的应用

将神经元培养在半导体传感器芯片表面,构建出能够对细胞电生理特性进行长时程无损测量的神经细胞传感器,具有广阔的生物医学应用前景。由于生物信号非常微弱,采集到的信号往往难以满足实际检测的需要。本研究针对培养在光寻址电位传感器(LAPS)芯片表面的PC12细胞的胞外电生理信号,采用小波变换方法对其进行去噪处理。通过小波变换将信号分解为不同层次的小波系数,得到每一层的阈值。并根据每一层系数特点,按阈值进行分别处理,得到新的小波系数,最后根据该系数,重构了信号。对去噪后的信号进行频谱分析,发现有效信号频率集中在小于2kHz的范围内,信噪比得到提高,表明小波变换是神经细胞传感器信号去噪的有效方法。

心肌搏动细胞传感器及其在药物分析中的应用

为了便于对体外培养心肌细胞的生理参数进行无损、实时分析，利用光寻址电位传感器（light-addressable potentiometric sensor，LAPS）开发了一种可用于细胞搏动检测的新型细胞传感器．将心肌细胞培养在LAPS表面，伴随细胞机械搏动而产生的胞外电位和细胞形态的共同改变，对LAPS系统的光生电流进行调制，从而改变传感器的输出．为了研究该传感器在药物有效成分筛选分析中的潜在应用，以典型的心血管抑制药物（卡巴胆碱）和激动药物（异丙肾上腺素）为例进行了研究．结果表明，它们对心肌细胞的搏动频率、幅度以及持续时间等参数均有特征性的作用．

细胞传感器表面处理技术的研究进展

近年来 ,随着硅微机械加工技术的发展 ,国际上兴起了对细胞及细胞阵列传感器的研究。由于要分析单个细胞以及细胞网络间的功能性信息 ,对表面处理提出了更高的要求。针对国际上细胞传感器表面处理的最新研究成果 ,分析了多种处理方法应用于细胞传感器的可行性及面临的问题 ,同时 ,介绍了我们的一些研究结果和该领域的进展。

基于MEMS技术的微电极阵列细胞传感器

经典的细胞电生理记录方法的缺点是难以实现长时程测量,同时也难以实现对细胞网络的多位点同时测量.近年来,随着胞外电生理研究的不断深入和半导体微机械加工技术的发展,传感器件的微型化和集成化为细胞的微环境测试和电生理研究提供了强有力的手段.基于多年来在细胞芯片上的研究,介绍了用于细胞外电生理测试的微电极阵列(microelectrode array,MEA),分析其原理、设计及加工过程;并对心肌细胞在其表面生长情况和电信号传递过程进行八通道并行动作电位检测;最后对所测得的结果加以讨论.实验证明,该细胞芯片可对多个细胞同时进行长期、无损的胞外电信号测量,制备简单、使用方便、可进一步应用于细胞电生理研究、药物检测等领域.

自组装技术在细胞传感器相容性设计中的应用

为了提高细胞传感器表面的生物相容性并引导细胞定向定位生长,采用自组装单分子层(SAM)技术修饰细胞传感器表面,利用有机分子各官能团之间相互作用的范德华力层层组装成纳米尺寸薄膜,使电极测试区域吸引细胞,而背景区域排斥细胞,有效地引导细胞贴附在电极区域上.并使用荧光标记,电化学扫描和实时阻抗扫描方法对SAM修饰后表面评估.结果表明,该表面适合细胞生存生长,具有良好的生物相容性和稳定的电化学特性,能够大大提高细胞定位的成功率.在SAM技术修饰的微电极阵列传感器(MEA)表面培养乳鼠心肌细胞并进行胞外电位检测实验,进一步表明SAM技术可被应用于细胞电生理研究领域.

微生物细胞传感器在环境监测中的应用研究进展

微生物细胞传感器是以微生物细胞作为生物敏感元件,可以感应环境中的总毒性以及各类污染物,从而实现快速监测的目的。关于该领域的研究报道越来越多,随着研究的不断发展,该项技术日趋成熟,从开始的仅仅在环境总毒性监测方面的应用,发展到能够特异性地检测多种污染物,如重金属类(Hg、Cd、As、Pb、Cu、Ag、Ni等)、有机污染物类(苯系物质、PAHs、酚类物质等)、抗生素类(四环素、β-内酰胺等)以及N、P类营养元素等等。由于微生物细胞自身的一些特点,使得其在环境监测领域具有非常显著的特点和优势,特别是在检测污染物的生物有效性方面,同时该技术可以满足环境监测中原位、快速、低耗的需要,所以其在环境监测领域必将得到越来越广泛的应用。本文重点综述了微生物细胞传感器在环境监测中的一些应用研究进展,并展望了其未来的发展趋势。

细胞传感器与芯片的研究进展

细胞传感器(cell basedbiosensor)与芯片(cell basedbiochip)已成为后基因时代生物科学研究的重要工具,它们利用生活细胞作为研究对象或敏感元件,与传感器和芯片技术相结合,通过生物信号与物理、电化学等其他信号的转换,实现实时、快速、微量地检测细胞的功能信息和待测物的性质.在细胞生物学研究、环境监测和药物开发等领域有广泛的应用.综述近三年来细胞传感器与芯片技术的研究进展及应用。

心肌细胞传感器优化设计及其药物分析

为了构建高度稳定性和一致性的心肌细胞电位传感器,从微电极阵列表面亲水性和细胞培养密度两方面对心肌细胞和微电极阵列（MEA）的耦合性进行研究.通过对MEA表面进行高分子蛋白明胶的修饰来提高MEA表面的亲水性,并重点分析不同细胞密度下构建的心肌细胞电位传感器的胞外场电位信号（EFP）信号特征.研究结果表明：心肌细胞按优化密度12万/cm2培养在经明胶修饰的MEA表面上,可促使心肌细胞和MEA形成高度紧密的耦合.在此条件下构建的心肌细胞传感器,能稳定输出一致性良好的EFP信号,电位幅值可达到约1.2mV,发放频率可达到约180次/min,信号稳定期可维持3~4d.通过选择2种典型的工具药物异丙肾上腺素和利多卡因对优化后的心肌细胞电位传感器进行分析性能的测试,实验结果表明：20μM的异丙肾上腺素和利多卡因分别大幅度增强和抑制了电位幅值和发放频率,结果与文献报导的结果相一致.该心肌细胞传感器对2种测试药物作出了快速而灵敏的响应,有望成为药物检测和分析的有效平台.

多功能细胞传感器集成芯片的设计及实验研究

为了实现对细胞的生长凋亡等状态和电兴奋细胞的胞外电场及胞外离子代谢的同步检测,本研究提出了将具有对应功能的叉指电极(IDE)、微电极阵列(MEA)、光寻址电位传感器(LAPS)集成在单片硅基底上,设计了细胞多功能检测的集成芯片。在集成芯片的设计上,各功能模块采用多通道布局,并且优化了电极尺寸、电极间排布、电极表面特性处理等方面的设计,以减少电极之间干扰并提高性能。在加工方面利用SiO2层同时作为MEA、IDE的绝缘层和LAPS的保护层,采用微加工技术将三种传感器融合加工于同一硅基底上。器件的评估结果显示,3种传感器的性能和相应的单独设计芯片性能相近,且满足生物相容性的要求。本集成芯片成功弥补了传统细胞传感器检测参数单一的缺陷,建立了细胞多生理参数检测的细胞传感器平台。

基于荧光检测的新型细胞传感器

主要介绍了一类基于荧光检测的新型细胞传感器,这类传感器利用免疫细胞表面分子特异性识别、结合抗原的特性和生物(或化学)发光技术,通过检测荧光信号在数分钟内达到检测病原体或其他抗原的目的.这类传感器的发光原理主要是利用钙离子敏感型化学荧光探针发光,如Fluo-4等,或钙离子敏感型发光蛋白发光,如水母发光蛋白、绿色荧光蛋白等.现在已经应用的主要是B细胞传感器和肥大细胞传感器.这类传感器具有灵敏度高、检测准确、反应速度快的优点.同时又存在交叉反应、细胞不易保存等不足之处.这类传感器在疾病诊断、环境监测、生物战剂检测等领域具有较大的应用前景.

细胞传感器及其在食品领域中的应用

介绍细胞传感器产生的背景和发展,阐述细胞传感器的概念与基本结构,重点讨论细胞传感器的研究方法及其在食品领域中的应用,最后分析在细胞传感器的发展中存在的问题并提出发展思路。

细胞传感器的研究进展

细胞传感器是生物传感器研究中的一个热点,它利用活细胞作为研究对象或敏感元件,通过信号的转换检测细胞的功能信息和待测物的性质。细胞传感器在细胞电生理与药物分析等方面有广泛的应用。综述了细胞传感器的研究方法、应用领域和研究进展;对细胞传感器的发展方向做出展望。

微生物细胞传感器及其构建研究进展

微生物细胞传感器是以微生物细胞作为生物敏感元件,可以快速地感应和监测环境中的总毒性以及各类污染物。经过几十年的发展,微生物细胞传感器从最初的仅仅利用发光菌这种非特异性的报告菌株发展到对微生物细胞进行基因水平上的遗传改造构建特异性的报告菌株。有关该领域研究的报导越来越多,本文重点综述了微生物细胞传感器报告菌株构建方面的研究进展情况,介绍了基因表达调控元件的选择和各种类型的报告基因,污染物诱导报告基因表达的机制,以及报告菌株后期的固定化和生物芯片技术,并对其今后的发展趋势进行了展望。

微生物细胞传感器在环境监测中应用进展

主要阐述了微生物细胞传感器的概念、特点、原理、应用领域及发展方向。特别是在环境污染监测中所起的重大作用,其中重点介绍了微生物传感器在重金属污染检测中的应用。

心肌搏动细胞传感器及其在药物分析中的应用

为了便于对体外培养心肌细胞的生理参数进行无损、实时分析,利用光寻址电位传感器(light-addressable potentiometric sensor,LAPS)开发了一种可用于细胞搏动检测的新型细胞传感器.将心肌细胞培养在LAPS表面,伴随细胞机械搏动而产生的胞外电位和细胞形态的共同改变,将对LAPS系统的光生电流进行调制,从而改变传感器的输出.为了研究该传感器在药物有效成分筛选分析中的潜在应用,以典型的心血管抑制药物(卡巴胆碱)和激动药物(异丙肾上腺素)为例进行了研究,结果表明,它们对心肌细胞的搏动频率、幅度,以及持续时间等参数均有特征性的作用.

基于纳米粒子的光学细胞传感器在癌细胞研究中的应用

作为一种极为灵敏、快速的新型生物检测技术,光学细胞传感器在生物医学领域的研究应用备受关注,成为当今生物分析化学领域的研究前沿和热点。它是以细胞作为传感元件来研究信号识别、传导和指示的过程,在毒性物质、病原体等外界条件作用下,研究细胞中活性分子及其生理条件的变化,通过光学信号的变化定量分析细胞膜表面分子、胞内酶分子及微环境中活性氧、谷胱甘肽、pH值等的变化,从而获取细胞功能性信息,这对疾病的诊断和治疗具有重要的指导意义。该文主要介绍以纳米粒子作为光学探针的光学细胞传感器在癌细胞研究中的最新进展。

结合组织工程支架的三维心肌细胞传感器

以聚乳酸(PLA)和聚己内酯(PCL)为材料,通过三维(3D)打印和静电纺丝技术,制造组织工程支架,用于培养新生大鼠心肌细胞.将培养了心肌细胞的支架耦合在微电极阵列(MEA)芯片表面构建三维细胞传感器,用于检测心肌细胞的胞外场电位(EFP)信号.实验结果表明,心肌细胞在PLA/PCL支架上附着和生长情况良好,由于兴奋-收缩耦联,能够带动纤维丝产生联合搏动.48h后,支架上心肌细胞的搏动速率趋于稳定.细胞电位检测结果表明,细胞支架与MEA芯片耦合良好,形成三维细胞传感系统,能够检测到支架内心肌细胞的胞外场电位,输出稳定、高信噪比的信号,且EFP信号幅值和发放速率与传统二维培养方法所记录到的信号相似.