心肌细胞电位传感器在海洋生物毒素检测中的研究

目前海洋毒素对人类健康的威胁越加严重,尤其是麻痹性毒素。提出了一种基于细胞电位传感器检测贝类的生物毒性的新方法,采用心肌细胞与微电子加工技术的微阵列芯片(MEA)相结合,构建了新型的心肌细胞电位传感器。通过心肌细胞与MEA芯片的紧密耦合,实现了实时监测心肌细胞电位的变化,输出稳定和一致性好的胞外场电位信号。通过检测海洋中危害较大的石房蛤麻痹性毒素(STX),分析细胞的信号特征参数,实验结果表明,STX毒素对心肌细胞的电生理活动有明显的抑制作用,对脉冲幅值和脉冲频率有明显的浓度依赖性抑制作用。常规标准的生物毒性检测方法小鼠生物法的检出限为40 g/100 g,而心肌细胞电位传感器可检测的下限为1.004 ng/m L,检测范围为25 nmol/L^1 600 nmol/L,通过对比表明该方法具有较好的检出限且检测方法相对简单,易于规范化和标准化。通过进一步的完善,该方法在海洋毒素的快速检测应用方面具有良好的发展前景。

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.

基于移动终端的麻痹性贝类毒素现场快速检测系统设计

为实现食品中毒素的现场快速检测,设计了一种基于移动终端的麻痹性贝类毒素现场高通量快速检测系统。采用PSP试剂盒对毒素进行显色反应,实现了一定浓度范围内的毒素检测;采用暗室结构,配合面光源透射,提供了稳定的检测环境;采用具有较高像素摄像头的移动终端对反应结果进行采集和处理,实现了检测结果的精确分析和高效交互。以实际样品作为对象进行了系统的功能测试,并与商用酶标仪的结果进行了对比,证明该系统能够较为准确地测得样品中麻痹性毒素的浓度,且检测速度较快,灵敏度较高。结果表明,本系统操作简单,且具有较高的灵敏度、检测速度和通量,能在现场实现麻痹性贝类毒素的快速检测,为食品安全评估提供了一种高效的初筛手段。

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。

现场快速检测大田软海绵酸的传感器与仪器的研究

研究并建立针对大田软海绵酸OA(okadaic acid)快速、有效的酶联免疫吸附试验ELISA(Enzyme-Linked ImmunosorbentAssay)定量检测方法,制备了定量检测试剂盒-生物酶传感器,并研发配套的现场快速检测仪器-仿生电子眼(Bionic e-Eye),实现对OA的快速检测。对标准样品的参数进行测定,该OA试剂盒的检测限为0.19μg/L,检测范围为0.2μg/L^5μg/L;样品回收率为75%~125%,精密度在±15%以内。将Bionic e-Eye的检测结果和酶标仪及高效液相色谱HPLC(high performance liquid chromatog-raphy)所测数据的结果进行了比较,结果表明,Bionic e-Eye的性能与酶标仪的检测结果一致。此外,该仪器可以直接得出检测结果,不需要人工计算处理,适用于现场的快速检测,将是一种新的现场快速定量检测OA的技术手段。

贝类腹泻性毒素现场高通量前处理及快速检测仪器设计

为实现贝类腹泻性毒素的现场快速检测,本论文设计了一种现场高通量前处理装置及基于移动终端的快速检测系统。通过使用酶联免疫反应技术对腹泻性贝毒进行显色反应,结合基于移动终端的快速检测装置,采集显色反应结果图像,实现准确快速的检测结果分析。采用所设计的前处理装置与实验室手工前处理标准方法对比,其回收率分别为89%和93%,结果表明,本文设计的前处理装置能够满足现场检测分析的需求。通过加标样品检测,采用移动终端的快速检测系统测量标准差为0.13,平均回收率89.5%。实验结果表明,该检测系统的准确性和重复性满足实际检测的需求。最后,针对实际样品,与酶标仪检测结果相比较,表明了所设计的现场高通量前处理装置及快速检测系统能达到对贝类腹泻性毒素现场快速精确检测,为贝类腹泻性毒素现场检测提供了新的方法和仪器。

基于微纳传感调控技术的细胞胞内电子学的研究进展

建立可靠的电生理记录平台对于心脏病学和神经科学的研究至关重要。近十年来,基于微纳传感调控技术的器件被开发用于电生理平台的搭建,其独特的形貌优势和新颖的加工方式,使得高通量、高保真的电信号记录有望被实现。本综述分别从微纳传感调控器件的材料、结构、加工和穿膜策略等方面进行了总结,并对其在心肌细胞和神经细胞电生理检测上的应用进行了分析。在微纳传感调控技术所面临的机遇挑战下,对其广阔的发展前景进行了展望,希望借助其快速发展来推动更高层次的电生理平台搭建,以满足实验研究以及临床应用的需求。