味覺(jué)細(xì)胞傳感器設(shè)計(jì)及其在味覺(jué)時(shí)空信息分析中的應(yīng)用.pdf

1、味覺(jué)是人體重要的生理感覺(jué)，五種基本味道分別為酸、咸、苦、甜和鮮。溶解于唾液中的味覺(jué)物質(zhì)被口腔中的味覺(jué)細(xì)胞捕獲，產(chǎn)生特異性味覺(jué)響應(yīng)。味覺(jué)響應(yīng)信息經(jīng)過(guò)外周系統(tǒng)和中樞系統(tǒng)的時(shí)空整合和處理，最終產(chǎn)生味覺(jué)。
　　 分子生物學(xué)和腦成像等現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步大大推動(dòng)了味覺(jué)研究的發(fā)展。以往味覺(jué)電信號(hào)的獲取一直依賴(lài)于有創(chuàng)的方式，直接對(duì)味覺(jué)細(xì)胞或神經(jīng)纖維進(jìn)行記錄，而且同步記錄的位點(diǎn)非常有限。本研究基于光尋址電位傳感器(light addressabl

2、e potentiometricsensor，LAPS)和微電極陣列傳感器(microelectrode array，MEA)構(gòu)建了味覺(jué)細(xì)胞傳感器，采用無(wú)損的胞外記錄方式，實(shí)現(xiàn)對(duì)味覺(jué)受體細(xì)胞和味覺(jué)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的實(shí)時(shí)檢測(cè)。著重分析了酸敏感細(xì)胞對(duì)pH變化的機(jī)理，建立了全細(xì)胞胞外模型。在MEA上成功培養(yǎng)了味覺(jué)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，并利用MEA多通道同步記錄，進(jìn)一步研究了味覺(jué)信息在外周及中樞味覺(jué)系統(tǒng)的時(shí)空傳導(dǎo)過(guò)程。
　　 本論文的主要內(nèi)容和貢獻(xiàn)如下：<

3、br>　　 1、提出了味覺(jué)細(xì)胞傳感器相容性設(shè)計(jì)方法。針對(duì)味覺(jué)單細(xì)胞和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在傳感器上的固定提出新方案。利用自組裝單分子層(self-assembled monolayer，SAM)技術(shù)修飾MEA表面，可以有效的引導(dǎo)細(xì)胞生長(zhǎng)在目標(biāo)測(cè)試部位。微接觸印章(microcontactprinting，MCP)技術(shù)可用于在傳感器表面固定神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，人工誘導(dǎo)細(xì)胞網(wǎng)絡(luò)圖形化生長(zhǎng)。使肝循環(huán)伏安法、交流阻抗測(cè)試以及熒光標(biāo)記等手段對(duì)修飾后的表面進(jìn)行評(píng)估，表

4、明修飾后的傳感器表面具有良好的生物相容性，能維持細(xì)胞生理活性，可定向誘導(dǎo)細(xì)胞生長(zhǎng)。
　　 2、深入研究了味覺(jué)受體細(xì)胞在傳感器上的培養(yǎng)和固定。在LAPS仿生味覺(jué)芯片的基礎(chǔ)上，記錄了味覺(jué)初級(jí)感受細(xì)胞對(duì)混合味質(zhì)刺激的響應(yīng)信號(hào)，表明了味覺(jué)受體細(xì)胞對(duì)溶于水中的酸、甜、苦、咸和鮮等味質(zhì)具有特異性響應(yīng)，發(fā)現(xiàn)了在7～10 Hz存在味覺(jué)特征響應(yīng)頻率。
　　 3、進(jìn)一步發(fā)展和完善了味覺(jué)細(xì)胞模型。在酸敏感通道ASIC和PKDL觸立模型的基礎(chǔ)上

5、建立酸敏感細(xì)胞的全細(xì)胞模型，并利用全細(xì)胞模型仿真細(xì)胞在不同pH的鹽酸刺激下的響應(yīng)。成功將Ⅲ型味覺(jué)細(xì)胞培養(yǎng)于MEA芯片表面，并使用不同的酸刺激，記錄到了細(xì)胞對(duì)不同濃度酸溶液的響應(yīng)，并與全細(xì)胞模型仿真結(jié)果進(jìn)行比較，對(duì)模型進(jìn)行說(shuō)明。
　　 4、實(shí)現(xiàn)了味覺(jué)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)傳感器的設(shè)計(jì)和味覺(jué)信息的時(shí)空分析。在MEA器件表面成功固定了味覺(jué)神經(jīng)組織，記錄并分析其在神經(jīng)遞質(zhì)5-HT刺激下的響應(yīng)。利用MCP技術(shù)進(jìn)一步人工誘導(dǎo)味覺(jué)中樞神經(jīng)細(xì)胞在離體條件重建