新型全数字化细胞阻抗传感器的设计与实现

针对目前我国微生物检测设备的落后现状,使用现代电子技术开发了一种新型全数字化细胞阻抗传感器系统;该传感器使用了数字频率合成、数字锁相放大和MATLAB与VC混合编程等多种数字处理技术,提高了设备的测量精度,缩短了测量时间;最后,利用该传感器进行了成人真皮纤维原细胞培养液的电阻抗测量,获得了细胞阻抗与频率、细胞阻抗与时间的对应关系;实验数据结果表明,该传感器运行稳定可靠,测量精度高,抗噪声能力强,具有一定的实用性。

微电极阵列细胞阻抗传感器研究

贴壁生长在微电极表面的细胞可引起贴壁电极界面阻抗的改变,从而可以获得细胞生理功能相关的生物信息。本研究采用微机械加工技术,在硅基底上设计了直径为20～50μm的20通道金微电极阵列(micro-electrode array,MEA),用以构建能实时、连续、定量跟踪哺乳动物细胞形态和增殖分化改变的细胞阻抗测试传感器(electric cell-substrate impedance sensing,ECIS),用于细胞与电极间的阻抗测试研究。通过对培养在微电极表面24h的成骨细胞Saos-2细胞系的阻抗谱测量发现,其阻抗值增加集中在中频102～104Hz之间,本结果符合细胞阻抗传感测量的理论模型分析。因此,该微电极阵列细胞阻抗传感器的研究,为进一步的细胞生理和药物分析等研究奠定了良好的基础。

基于鼠精细胞的味觉阻抗传感器用于苦味物质检测的研究

本文设计了一种基于雄鼠精细胞的细胞阻抗传感器用于苦味物质的特异性检测。雄鼠精细胞内含有大量T2Rs受体(G蛋白偶联受体)可以对苦味物质产生特异性响应,苦味受体被苦味物质激活后产生的响应会引起细胞形态骨架的变化,从而可以被细胞阻抗传感器检测。本文探索了实验的最佳细胞密度,检测了苯硫脲和奎宁两种常见的苦味物质的响应,苯硫脲检测范围为10μmol/L^200μmol/L,检出限为4μmol/L;奎宁检测范围为62.5μmol/L^1 000μmol/L,检出限为40μmol/L。传感器阻抗值增量与苦味物质浓度呈一定的线性相关性。此外,论文对该味觉传感器的特异性进行了测试分析,表明了基于细胞传感器的检测方法为代替动物和人的苦味测试提供了一种可能的新的手段。

基于细胞三维受控组装技术的细胞芯片构建

如何将细胞准确装配于细胞芯片的设计位置,是制约细胞芯片向组织和生理系统细胞芯片方向发展的关键问题之一。本研究用细胞组装技术将细胞装配到细胞芯片的设计位置并检测的理论和方法。首先设计构建了含多组传感器阵列的细胞芯片;选取输送和固定细胞的明胶-海藻酸钠复合水凝胶材料,探讨用细胞组装技术在芯片上精确装配细胞的方法;测试复合材料和多种电解溶液对电阻抗的影响,并用芯片对细胞增殖进行检测。结果显示:复合材料能输送并将细胞固定在芯片上超过4周;细胞组装技术可精确将细胞装配到指定传感器,组装的细胞/材料微丝直径100～120μm。复合材料对芯片基础电阻抗影响小,在大于103Hz的高频段,基础阻抗为小于102.6Ω;PBS和DMEM溶液在103.5～105Hz高频段可替代氰铁化钾溶液作为电解液;芯片上的传感器在103.5Hz可准确测出Hela细胞增殖引起的电阻抗变化。研究证明了用细胞组装技术构建复杂细胞芯片的可行性。