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.     

电喷法制备多功能壳聚糖微球

文章通过电喷法制备了包含磁性和荧光性能的多功能壳聚糖微球,该多功能壳聚糖微球可以对外加磁场做出快速响应。在荧光显微镜下可以观察到微球会发出强的荧光,在不同波长的激发光激发下,能够依次发绿色、黄色、红色的荧光。微球的平均尺寸约为3μm,分布均一、形貌规整。该研究为制备多功能的壳聚糖微球提供了新的方法。     

细胞钙浓度的变化对周期信号的响应及胞间同步

 钙离子是细胞中一种很重要的第二信使,通常它以钙离子浓度振荡的方式转导多种生理学信息,影响细胞分化、成熟和凋亡等各种生理过程,最终导致生物效应。通过实验研究了细胞钙浓度的变化对周期信号的响应和建立在多细胞模型的基础上,从肝细胞内钙离子振荡的动力学模型出发,以胞间耦合因子作为影响因子,数值分析单细胞、耦合的多细胞下的胞内钙振荡形式。实验结果表明：细胞钙振荡对不同频率和强度的周期信号的响应是不同的：对有的参数周期信号能产生强烈响应,有的不能。数值分析结果表明：细胞间的差异性导致钙振荡不同,胞间耦合影响多细胞钙振荡的同步性。     

等效照度描述LED光源下非视觉生物效应的影响

应用等效照度对光源情况进行描述,并将生理参数与节律因子相结合表征光源的非视觉生物效应强弱.选取3种不同色温的白光和3种彩光LED光源,利用其光谱能量分布及光谱响应曲线分别计算了5种感光细胞对应的光生物节律因子和等效照度,分析了5种感光细胞对光生物效应的影响.在6种光环境下对测试者进行血压、心率的生理监测实验,用光照前后的生理数据变化率与理论计算相结合定量描述光源对人体产生的光生物效应,分析了生理参数变化率与节律因子的变化趋势.结果表明:等效照度与节律因子的变化规律一致,第三类感光细胞对应的等效照度越高的光源,其生理参数变化率越高,即对应的光源能够产生更强的生理刺激;可使用心率变化率、收缩压变化率与生物节律因子来评价光源非视觉生物效应强弱.     

基于新的视觉合并机制的目标识别方法

提出了一种新的特征合并机制,模拟初级视皮层中复杂细胞汇聚合并来自不同简单细胞的响应.该机制首先对简单细胞的线性响应进行归一化,然后将同频率和方向下不同相位简单细胞的响应进行能量合并,最后取局部邻域内响应的最大值作为合并后的输出,得到对输入刺激具有一定相位和平移不变性的不变特征.将其应用于目标识别,在MNIST手写数据库上的测试结果表明:基于新的合并机制的方法能取得更低的识别错误率,对目标的局部变化有更强的鲁棒性.     

铅污染对藻细胞膜电位和膜电阻的影响研究

运用细胞外表面技术和电化学方法,构建了一种藻细胞膜电位传感系统,并研究了Pb2+污染对淡水藻细胞膜电位和膜电阻的影响.结果表明,膜电位和膜电阻两指标互为补充,快速而灵敏反应Pb2+对藻细胞的毒性影响,响应时间均控制在30 min内,明显响应的最低浓度为0.10 mmol·L-1.本实验浓度范围内,低浓度Pb2+(0.10 mmol·L-1)导致藻细胞超极化、膜电阻增大;而高浓度Pb2+(0.20～1.00 mmol·L-1)则引起细胞去极化和膜电阻减小.此外,高浓度Pb2+对藻细胞膜电位、膜电阻的影响不可逆,而低浓度Pb2+对藻细胞的影响具有可逆性;而对比各高浓度组影响差异性,毒性剂量效应不显著,表明藻细胞对高浓度Pb2+具有一定抗性.     

微纳米马达在药物递送的应用进展

 微纳米马达药物递送技术是一种基于药物载体自身可发生自主运动的新型体内药物递送模式,可以在无损模式下促进治疗药物在病变部位的有效富集、滞留与渗透。简述了微纳米马达药物递送技术的研究进展,阐述了微纳米马达的给药方式、药物负载方式、微纳米马达药物递送体系的靶向能力、微纳米马达在生理环境下的药物递送运动、微纳米马达自主运动在提高细胞摄取和组织渗透性方面的促进作用,以及微纳米马达药物递送体系的具体应用案例等,展望了该领域的未来发展趋势。     

磁组装辅助乳滴模板聚合法制备pH响应光子晶体微传感器

为了解决响应性光子晶体微传感器响应时间长、检测精度不稳定的问题,采用磁组装辅助乳滴模板聚合法制备一种可快速可视化监测局部微环境pH的响应光子晶体微传感器,采用场发射扫描电子显微镜、透射电子显微镜、傅里叶转换红外光谱仪和光纤光谱仪等对制得的pH响应光子晶体微传感器进行结构与性能表征,研究该微传感器在不同pH溶液中的响应变色性能、响应时间和循环稳定性。结果表明：该微传感器直径约为8μm,微观结构为嵌有周期性组装磁性胶体粒子链的响应性凝胶微球;当介质环境pH由3.6变化到7.8时,该微传感器衍射光波长从443 nm红移到641 nm,结构色从蓝色变成红色;该微传感器响应快,响应时间为3 s,具有良好的循环稳定性,并在保存30 d后仍保持良好的检测性能。     

基于碳纳米材料的柔性薄膜器件研究

近年来,可穿戴或贴合式的传感器在实时生理监测、特殊环境信号检测等领域的需求日益凸显,柔性传感器成为当前研究的热点.碳纳米管(CNT),由于其独特的电学和力学性能,在新型电子器件的发展中扮演着越来越重要的角色.本文介绍了几类典型的基于碳纳米管的柔性红外传感器和微压力传感器.在柔性红外传感器的研制中,利用碳纳米管与SiO_2的界面以及不同掺杂的CNT形成的p-n结,设计和制备了两种不同类型的高灵敏度柔性红外传感器,实验结果证明界面载流子行为对传感器的响应速度有重要的影响.另一方面,利用碳纳米管的优秀导电性,设计和制备了两种力传感器.通过银纳米颗粒修饰的碳纳米管制备的柔性拉力传感器,兼具高拉伸度和高灵敏度,具有优秀的应变系数.此外,利用碳纳米管和三棱锥的微结构制备了响应灵敏的微压力传感器,具有优秀的响应幅度与响应速度.     

膜片钳芯片技术及其在细胞电生理分析中的研究进展

膜片钳芯片技术是继细胞芯片之后的又一种崭新的分析细胞电生理参数的芯片技术.由于该芯片除了具有传统膜片钳的高分辨和高准确性特点外,还具有高通量、自动化以及细胞多通道参数和细胞网络参数在线和实时检测等优点.因此,该芯片技术将大大促进细胞离子通道、细胞网络传导以及药物筛选的研究和应用.文中具体介绍了膜片钳芯片技术的发展及其应用,结合作者的研究工作,着重介绍了膜片钳芯片技术在味觉细胞研究的最新进展,并结合神经芯片研究细胞网络的方法,对采用膜片钳芯片技术在细胞和分子水平上研究味觉的敏感机理和传导机制的应用前景进行了展望.     

环境因素诱发绿豆根尖细胞微核研究

微核是一种染色体异常现象.微核的发生频率与染色体变异的频率密切相关,因而它是评价染色体辐射损伤的重要生物学指标之一,也是评价药物、细胞毒性物质对人、动物及体外细胞损伤的重要指标.用几种培养液培养绿豆,检测绿豆根尖微核的产生情况,试图研究不同的培养环境对微核产生的影响,为环境监测提供一种有效的方法,也为环境保护提供一种理论依据.     

电晕电场辅助5-Fu作用HeLa细胞的实验研究

探讨了电晕负静电场联合化疗药物5-氟尿嘧啶(5-Fu)对HeLa细胞生长、增殖及死亡的影响规律.以不同强度的电晕负静电场分别作用于正常体外培养的HeLa细胞和培养液中加有一定浓度5-Fu的体外培养的HeLa细胞,采用MTT法检测HeLa细胞活性,用流式细胞仪(FCM)检测细胞死亡率.发现单纯电晕电场既能促进HeLa细胞的生长(较低电压U≤2kV的条件下),激发了细胞活性,也能够抑制细胞的生长增殖(U≥6kV的条件下),提高细胞的死亡率.而任何强度的电晕电场与5-Fu同时作用,则对HeLa细胞只具有极大的抑制作用,而且对HeLa细胞具有更大的杀伤力,这种杀伤力随电晕电场强度的增加而增加.结果表明:不同强度单纯电晕负静电场对HeLa细胞生长产生不同的促进或抑制效应;电晕负静电场联合化疗药物5-Fu则增强了对HeLa细胞的毒性作用.     

微载体预处理方式对其灭菌温度及Vero细胞贴壁率的影响

目前,商品化的微载体多以干粉状态储存和销售,在细胞培养前需要先进行预处理,即用无Ca2+、Mg2+的磷酸盐缓冲液(phosphate-buffered saline,PBS)溶液对干粉微载体进行水合吸胀和洗涤,然后将水合吸胀后的微载体进行高压蒸汽灭菌处理,之后才能够用于细胞的培养.在这个过程中,可能会对微载体产生影响,从而影响细胞的贴壁和生长.作者将Cytodex1微载体用无Ca2+、Mg2+的PBS以50、25、16.7 g·L-13种水合吸胀质量浓度,每种浓度以720、2 400、6 000 mL 3种装量进行预处理.然后置于高压灭菌器中进行121℃高压蒸汽灭菌,观察其水合吸胀浓度及装量差异对灭菌温度造成的影响.灭菌完成后取样对微载体进行显微镜观察,然后将各组微载体样品用于Vero细胞的7 L生物反应器培养,12 h后记录各组的贴壁率.实验证明,对微载体进行预处理时,不同水合吸胀质量浓度和装量会对其灭菌时的升温速率造成影响.预处理时水合吸胀质量浓度不超过50 g·L-1,121℃以上灭菌时间不超过212 min,对Cytodex1微载体物理特性和Vero细胞的贴壁率没有影响(P0.05).同时,在利用生物反应器培养Vero细胞时,除了考虑微载体的水合吸胀浓度和灭菌温度差异对细胞贴壁率的影响外,更重要的是预处理时不同水合吸胀浓度和装量所造成的灭菌温度差异是否能够满足无菌控制的要求.     

p53信号网络的非线性动力学研究

p53蛋白作为细胞内重要的肿瘤抑制因子,通过复杂的信号转导网络调节细胞生理活动,维护基因组的稳定性与完整性.p53网络能对细胞遭遇的一系列应激信号(如DNA损伤、致癌基因激活和端粒受损等)做出响应,启动DNA修复、细胞周期阻滞、细胞衰老或凋亡等来避免基因组缺陷的复制和遗传.p53蛋白浓度在细胞应激响应过程中呈现脉冲、开关等动力学行为,具有丰富的非线性特征.本文旨在综述p53网络动力学领域的最新进展,揭示细胞DNA损伤响应过程中p53动力学与功能之间的潜在联系.     

壳聚糖—纳米金自组装葡萄糖生物传感器的研究

利用壳聚糖与纳米金构建一种新型的葡萄糖生物传感器。探究不同浓度的葡萄糖溶液、p H及温度对传感器响应电流的影响。结果表明,此传感器在温度为35.0℃,p H=7.00,葡萄糖质量浓度为0.018~25.7 mg/L范围内有良好的线性,线性I=4.135 6 m+91.787μA,R2=0.997 9,检出限为0.001 2 mg/L。该传感器具有制备简单、方法简便、灵敏度高,能快速检测等优点。     

纳米载体及其药物释放

通过纳米载体运输药物,并在特定的组织释放药物已经成为生物医学的热门研究之一.由于实体肿瘤的高通透性和滞留效应,纳米颗粒容易进入肿瘤细胞,并在肿瘤细胞中富集,因此以纳米粒子为载体加载药物并在目标细胞或组织释放药物可以提高靶部位的药物浓度,增加药效,降低药物对生物体全身的毒副作用.通常,载药的纳米粒子释放药物的方式有两种,即扩散型释放与侵袭型释放.而刺激纳米粒子释放药物的方式多种多样,包括pH响应、酶响应、光响应、磁响应以及超声波响应等.主要介绍了多功能纳米粒子的载药原理及其研究现状.     

氧化石墨烯包封的酵母细胞对镉离子的吸附作用

采用逐层(LBL)技术将氧化石墨烯(GO)包封在酵母细胞(Yeast)表面(Yeast@GO),采用光学显微镜、扫描电子显微镜(SEM)、Zeta电位对其进行了表征。Yeast@GO与Yeast的生长曲线测试结果表明,GO的包封并未对Yeast的生长产生不利影响,同时将Yeast的延滞期缩短了1/3。不同浓度的Cd²⁺对Yeast和Yeast@GO细胞的生长具有不同程度的抑制作用,抑制作用呈浓度依赖性。采用单细胞电感耦合等离子质谱(SC-ICP-MS)技术检测了单个Yeast和Yeast@GO细胞对不同浓度Cd²⁺的吸附能力,发现两种酵母细胞对Cd²⁺均有吸附作用,并且随着Cd²⁺处理浓度的升高,酵母细胞吸附的Cd²⁺增多;在相同的Cd²⁺浓度下,Yeast@GO比Yeast吸附更多的Cd²⁺。     

头孢噻肟对人外周血淋巴细胞钙信号转导作用的研究

以人外周血淋巴细胞为模型,利用稳态荧光法研究该模型在外源药物头孢噻肟刺激下,细胞钙稳态的变化,同时考察了钙-ATP酶活性与钙稳态之间的关系.研究发现,在低浓度组的头孢噻肟钠(0.005 g/L)刺激下,淋巴细胞内钙离子浓度略有增加,而胞外的钙离子浓度几乎没有发生变化.当药物浓度继续增加,胞内钙离子浓度逐渐减少,药物浓度与胞内钙离子浓度呈现出一定的剂量效应关系.不同药物处理组的钙-ATP酶活性与对照组相比均降低,呈现出一定的剂量-效应关系.     

甲硝唑自然光降解研究

药物与个人护理品(PPCPs)是一类近期引起普遍关注的环境“新型”微污染物.PPCPs的大量使用和排放造成环境中的持久性存在.光化学降解是水环境中PPCPs微污染物的重要消减途径.本文中以武汉地区夏秋太阳光为光源,研究甲硝唑的自然光降解行为.考察不同因素,即水质、pH、常见离子、初始浓度对甲硝唑光降解的影响,同时以紫外光源作对照.实验结果表明,甲硝唑在太阳光下迅速自接光降解;甲硝唑的初始浓度越大,光降解速度越慢;光源的强度越大,且波长越接近于目标物的最大吸收波长时,降解速度越快.     

重金属铅和汞对蚕豆根尖细胞的微核效应

以蚕豆根尖为试材,不同浓度的醋酸铅和氯化汞为受检物,探讨重金属Pb2+和Hg2+对蚕豆根尖细胞的微核效应。结果表明:Pb2+和Hg2+均能诱发蚕豆较高的微核率,且微核率随溶液浓度升高而增加,但当高于一定浓度后,微核率反而有下降的趋势。因此,蚕豆可以作为快速检测环境中Pb2+和Hg2+遗传毒性的材料。