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。     

微电极阵列细胞传感器芯片技术的研究进展

综述了目前国际上基于微电极阵列技术的细胞传感器芯片的研究状况。介绍了微电极阵列的工艺设计、界面模型以及在细胞电生理研究中的应用,同时分析了细胞胞外记录技术在实现组织-细胞以及细胞间信号传导过程的实时动态检测的特点和目前存在的问题。在此基础上,介绍了单细胞以及细胞传感器网络芯片技术的发展。最后,提出微电极阵列细胞传感器研究的发展方向。     

嗅觉和味觉电生理及其芯片技术的研究进展

评述了当前国际上嗅觉和味觉组织、细胞电生理及其芯片技术的研究状况。介绍了细胞胞内记录技术在嗅觉和味觉的电生理研究中应用，分析该技术在实现组织一细胞以及胞间信号传导过程的实时动态检测中面临的问题。在此基础上，进一步介绍细胞阵列和单细胞芯片技术的特点及目前的发展，指出了芯片技术应用于嗅觉和味觉组织的发展前景。最后结合我们的工作，提出嗅觉和味觉细胞芯片的研究和发展方向。     

基于BIOMEMS技术的细胞电阻抗传感器的研究进展

细胞一电阻抗传感器是基于BIOMEMS技术的研究细胞电生理和临床药理研究的新兴工具,主要应用于细胞等微生物体的形态和功能研究.近年来,它以其新颖简单的设计和长时程的无损测试等优点一直受到国内外学者和企业的广泛关注.首先分析细胞一电极阻抗界面模型并加以细化,然后介绍生物阻抗传感器在国际上研究的最新进展.在此基础上,结合实验室当前的研究工作,介绍了自制的基于叉指型细胞电阻抗传感器,最后提出了未来主要发展方向.     

基于LAPS芯片的味觉感受细胞敏感和传导的研究

味觉感受细胞为味觉感受器,表达了酸、甜、苦、咸和鲜味感受受体或离子通道。在味质刺激下,味觉感受细胞发放动作电位并释放神经递质。其时域放电模式编码了味觉信息。最常用的膜片钳技术不利于对味觉细胞的时域放电进行长期无损记录。本研究利用LAPS芯片,对味质刺激下味觉细胞的胞外电位进行无损的长时程记录。另外,利用LAP芯片可寻址的优点,在芯片表面沉积对5-HT敏感的PVC膜,对味觉组织在味质刺激下释放的神经递质5-HT进行测量。实验结果发现,不同类型的味觉细胞对相应味质刺激的响应是可以区分开的,且味觉组织在酸或苦甜鲜刺激下,有神经递质5-HT释放。另外,LAPS芯片为味觉细胞的味觉敏感和传导的研究提供了一种新的方法。     

细胞芯片的研究进展

细胞芯片技术是以活细胞作为研究对象的一种生物芯片技术。它是适应后基因组时代人类对生命科学探索的要求而产生的。作为细胞研究领域的一种新技术，其既保持传统的细胞研究方法的优点如原位检测等，又满足了高通量获取活细胞信息等方面的要求。本文中扼要介绍细胞芯片的概念以及几种已报道的细胞芯片，并对细胞免疫芯片进行了简述。     

实验性器官硬化细胞外基质及间质效应细胞的研究

我们应用免疫组化方法结合形态观察，对大鼠实验性肝，肺和肾小球的纤维化，硬化过程中的细胞外基质（ＥＣＭ－ＦＮ，ＣｏｌⅠ，Ⅲ，Ⅳ，Ⅴ）；以及肝脏的Ｉｔｏ细胞，肺泡壁原始间叶细胞（ＰＭＣ）和肾小球系膜细胞的骨架蛋白（ＤＭ，ＶＭ，α－ＳＭＡ）表型变化，进行了动态的对比研究，发现在纤维化硬化过程中，上述三种细胞大量增生并伴细胞骨架蛋白表型和ＥＣＭ分泌的系列改变。同时对此类细胞在修复过程中演变的共同规律和某些     

基于细胞3D打印技术的肿瘤药物筛选细胞芯片研究

现有的药物筛选评价技术中,动物筛选模型存在种属差异和周期长等缺点,高通量筛选和细胞筛选模型则与体内环境差异大,药物筛选准确率低。细胞3D打印技术为在体外构建仿真的组织器官模型提供了可能,当其与细胞芯片技术结合则为体外构建高效准确的药物筛选模型提供了新的技术空间。本研究构建了含有多个叉指电极（IDEs）阵列的细胞芯片,用细胞3D打印技术在芯片上组装了卵巢癌细胞HO-8910和人肝间充质干细胞HMSC-H组织模型,并通过对组织模型内细胞阻抗变化的检测,反映细胞生长、贴附、增殖、凋亡的过程及药物对细胞活性的影响等,最终基于该模型检测了抗癌药物顺铂和环磷酰胺对肿瘤细胞的杀伤和肝毒性。结果显示：支架微丝直径和孔径约为200～300 μm,肿瘤细胞和肝细胞在三维结构里生长良好;DMEM作为电解液,芯片在10.4 Hz可准确检测到三维结构中细胞增殖引起的阻抗变化,20 h后阻抗升高69.6%;基于该筛选模型,能同步检测到药物的抗肿瘤作用和肝毒性,并筛选出需要肝的二次代谢产物才能产生抗肿瘤性的药物环磷酰胺。     

体外实时监测细胞行为的新方法-压电细胞芯片(PCC)

压电细胞芯片（Piezoelectric cell-based chip，PCC）是以压电生物芯片检测技术为基础，结合体外细胞培养技术，将生活细胞作为研究对象或敏感元件，构建出的一种能实时动态监测细胞行为的多参数检测体系。该技术通过检测细胞生长过程中的△f、△Z、△D等多种参数，反映细胞生长代谢的基本功能信息。文中介绍了PCC的原理、操作方法、结果与讨论等，并对其发展方向和应用进行了展望。     

多通道微流控芯片的设计、仿真及细胞迁移应用研究

细胞迁移是指细胞朝着特定的化学浓度梯度发生定向迁移运动,其在胚胎发育、伤口愈合、肿瘤转移中发挥着至关重要的作用。当前研究手段大多通量低,难以综合考虑不同浓度梯度条件对细胞迁移行为的影响。针对上述问题,本文首先设计了一款四通道微流控芯片,其特征如下:借助层流和扩散机制在细胞迁移主通道中建立和维持浓度梯度;可在单一显微镜视野下同时观测四组细胞迁移现象;集成了宽度为20μm的细胞隔离带,可校准细胞初始位置,保证实验结果的准确性。随后,借助Comsol Multiphysics有限元分析软件完成了微流控芯片的仿真分析,证明了芯片上设计S型微通道和水平压力平衡通道有助于在细胞迁移主通道中形成稳定的浓度梯度。最后,采用不同浓度(0、0.2、0.5、1.0μmol·L^-1)与糖尿病及其并发症密切相关的晚期糖基化终末产物(AGEs)孵育中性粒细胞,研究了其在100 nmol·L^-1趋化因子fMLP浓度梯度环境中的迁移行为。结果表明,AGEs抑制了中性粒细胞的迁移能力,证明了四通道微流控芯片的可靠性和实用性。     

基于磁分离技术的生物传感器研究进展

为应对疫情、食源性疾病爆发,实现疾病的早期诊断,人们期待具有快速、灵敏、特异性好的生物传感器技术能够在生物医学检测领域发挥更大的作用.磁分离技术是一种利用磁珠表面修饰物与分离目标发生亲和反应以完成目标分离的分子生物学分离技术,能够对待测标靶实现高效分离、富集.采用磁分离技术与不同检测手段结合的生物传感器设计方法,是提高...     

集成毛细管电泳芯片研究进展

集成毛细管电泳芯片是一种新型的微全分析系统,它具有样品用量少、分析速度快、体积小便于携带、成本低等优点。本文综述了该芯片的产生和发展过程以及芯片的结构、进样方式、检测方法等方面的进展和存在的问题;简述了其主要应用领域并展望了其应用前景。     

基于微电极阵列的嗅球细胞网络传感器的研究

嗅球(OB)是嗅觉系统的第一中转站,在嗅觉信息的识别和处理中具有重要的作用.嗅球中具有多种类型的神经元,分别具有不同的生理特点和功能.本研究利用细胞培养技术,将嗅球神经元与微电极阵列(MEA)芯片耦合,构建一种细胞网络传感器,用于对多点的嗅球神经元电活动进行同步观察与分析.结果显示,MEA上培养的嗅球细胞生长良好,能够检测多个通道的嗅球神经元的自发电位以及谷氨酸作用下的诱发响应.研究表明,该嗅球细胞网络传感器能够实现信号的多通道同步检测及有效分辨神经元的自发信号和诱发响应,并且能够很好地捕捉不同通道神经元响应的特点.该研究对于进一步分析嗅觉信息在嗅球内的传导和编码具有重要的意义.     

一种基于数字温度传感器DS18B20的多功能电子温度计设计

目的:研制一种可以测量多种物体温度、操作简便、便于携带且价格低廉的新型多功能数字电子温度计。方法:该多功能数字电子温度计的硬件电路主要由数字温度传感器DS18B20、单片计算机89C2051、液晶显示器、电源电路、音响报警电路五部分组成,使用Portel99SE设计制作电路板;软件部分利用C语言编写。软件编写过程中结合实测传感器温度曲线对数字温度传感器DS18B20进行软件校正,编写完毕的程序在单片机仿真系统上调试,最后将调试成功的软件程序写入单片计算机89C2051。结果:制作出了具有测温定时、温度记忆、音响提示、背光显示、自动关机等多项功能的数字电子温度计,该温度计的测温误差仅为±0.1℃,其准确度可以和水银温度计相比拟。结论:配有专用探头的多功能数字温度计可以准确、方便地测量体温、食物温度、室内外温度、冰箱温度等。该数字温度计经过两家省级医院的临床试用,专家一致认为该电子温度计功能完善、使用方便安全、精度高,克服了传统数字温度计价格昂贵,测量功能单一、误差偏大等问题,使用效果良好,有很好的推广应用价值。     

基于神经元芯片的生物电信号测量方法研究

神经元芯片（Neuronchip）是一种内部集成有3个管线OPU多处理器芯片，它将通讯协议和控制用微处理器有效地集成在一起，实现通信、控制、调度和I／O等功能。以神经元芯片为核心构成的智能测量节点，将这些不同的智能测量节点通过LON总线组成一个新型的生物电信号网络测量系统，由网络系统控制各智能节点可同时测量心电（ECG）、脑电（EEG）、肌电（EMG）、血氧饱和度（BOS）等各种生命特征参数信号。由于小波变换技术具有时、频两域突出信号局部特征的能力，系统中采用不同的母小波函数可完成对不同生物电信号的分析处理，以挖掘出新的有诊断价值的生理信息，取得了较好的效果。文中给出了由神经元芯片构成的智能测量节点的硬件构成、信号测量方法、网络系统的拓扑结构、和实际信号测量波形和小波分析结果。     

基于单片机的全自动腹腔灌注热化疗仪的系统设计

针对腹腔肿瘤提出的一种热疗与化疗复合治疗的新方法。本文设计了这套智能型全自动腹腔灌注热化疗设备。利用加热炉丝加热化疗药物,通过恒流泵将药液送入人体腹腔,从腹腔流出的药液废弃掉。系统采用单片机对加热温度及流速进行控制,以使腹腔内化疗药液温度恒定在最佳温度值附近。