基于氧化石墨烯/聚吡咯-铟锡氧化物微电极的细胞阻抗生物传感器构建及细胞粘附增殖行为检测

构建一种基于氧化石墨烯/聚吡咯-铟锡氧化物GO/PPy-ITO（Graphene Oxide/Polypyrrole-Indium Tin Oxide）微电极的细胞阻抗生物传感器并用于细胞粘附增殖行为学检测。ITO微电极采用光刻技术对感光干膜绝缘层蚀刻而成,通过一步法电聚合技术在ITO微电极表面沉积GO/PPy纳米复合膜制备GO/PPy-ITO微电极;形状测量激光显微镜和扫描电子显微镜分别对GO/PPy表面粗糙度和拓扑形貌进行表征;电化学循环伏安法及阻抗谱表征GO/PPy-ITO微电极的电化学性质;人肺癌细胞株A549粘附、铺展和增殖实验考察GO/PPy界面的生物相容性;以GO/PPy-ITO微电极作为传感电极,利用电化学阻抗谱技术对A549细胞的粘附增殖行为进行检测。结果显示,ITO微电极表面上电沉积的GO/PPy纳米复合物表面平整,分布大量的微孔结构;电化————————————学实验结果显示GO/PPy-ITO微电极比裸ITO微电极具有更低的阻抗特征和更高的电化学活性;GO/PPy比纯PPy膜更能促进A549细胞粘附、铺展和增殖;GO/PPy-ITO微电极表面A549细胞的粘附增殖行为改变电极系统的阻抗谱特征,通过对阻抗谱数据进行等效电路拟合分析获得细胞粘附增殖行为学信息。本文发展的GO/PPy-ITO微电极兼具优良的电化学性质和细胞生物相容性,基于该电极系统构建的细胞阻抗生物传感器可用于细胞病理生理学行为、药物筛选等研究领域。     

基于RGD多肽掺杂聚吡咯-铟锡氧化物的仿生微电极构建及用于细胞生物学行为的电化学阻抗谱检测

构建一种基于RGD多肽分子掺杂聚吡咯膜修饰的铟锡氧化物微电极(PPy/RGD-ITO),并以此作为传感电极实现细胞生物学行为的电化学阻抗谱检测.采用光刻技术蚀刻感光干膜绝缘层制备ITO微电极;以含RGD模体的多肽分子作为吡咯电聚合唯一的掺杂阴离子,通过电化学共聚合方式在ITO微电极表面沉积PPy/RGD复合膜形成PPy/RGD-ITO微电极;原子力显微镜(AFM)、接触角测量仪和傅里叶变换红外光谱仪(FTIR)分别表征PPy/RGD复合膜的表面拓扑形貌、湿润性和组成成分;人肺癌细胞株A549铺展、粘附及增殖实验考察了PPy/RGD复合膜与细胞间的相互作用;以构建的PPy/RGD-ITO微电极作为传感电极,通过电化学阻抗谱技术对A549细胞粘附增殖行为及天然抗癌药物分子重楼皂苷I的细胞毒性进行了分析.结果显示,通过简单的电化学共聚合成功将RGD分子掺杂进PPy膜内,且PPy/RGD复合膜具有优异的表面物理性能;PPy基质膜内掺杂的RGD分子保留其生物活性,相比裸ITO电极和聚4-苯乙烯磺酸钠(PSS)掺杂的PPy膜,PPy/RGD复合膜能更好地促进A549细胞的铺展、粘附和增殖;由于PPy/RGD-ITO微电极表面A549细胞形态学变化可改变电极系统的阻抗谱特征,因此通过电化学阻抗谱技术可解析A549细胞粘附增殖行为学信息,同时可定量分析重楼皂苷I细胞毒性.因此,通过简单的电化学共聚合方法将生物活性RGD分子掺杂进PPy膜内制备出的PPy/RGD膜具有优良的生物相容性,可作为一种重要的仿生电极修饰材料用于构建电子系统和细胞生物学系统的耦合界面,未来可应用于细胞生物学行为及药物筛选研究.     

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~1000μmol/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.     

检测大肠杆菌O157:H7的电化学阻抗谱生物传感器的研究

我们提出了用掺锡的三氧化二铟(ITO)作为工作电极,通过硅烷化固定化技术,将抗大肠杆菌O157:H7单克隆抗体固定在ITO电极表面,利用电化学阻抗谱技术来构建一种新型的免疫传感器.该新型的免疫传感器的检测限为 4×103CFU/mL,检测线性范围为4×103-4×106CFU/mL.实验研究表明,该传感器具有灵敏度较高,检测时间短,操作简单等优点,在临床医学和环境监测中具有应用价值.     

一种新型的平面叉指电极传感器的设计与实现

随着我国水质标准的日趋严格,无机盐类尤其是硝酸盐作为水体污染的重要标志,越来越被研究学者关注。本文提出了一种用于无机物离子检测的新型单片式平面叉指电极传感器,基于交流阻抗技术和电极动力学分析了电极/溶液体系,量化了电极与溶液界面上的双电层效应和传质过程,并建立等效电路模型,深入探讨了在不同频率段下电极/溶液体系的阻抗特性和相位特性。根据不同浓度的无机盐溶液和不同种类的无机盐溶液的实验结果表明,平面叉指电极传感器具有较好的鉴别能力。     

快速检测大肠杆菌O157:H7的电化学阻抗免疫生物传感器

建立了一种采用电化学阻抗谱技术快速检测大肠杆菌O157∶H7的生物传感器,它是通过石英晶体金电极表面附着一层蛋白A膜来固定抗体的。该生物传感器采用了三电极系统-工作电极石英晶体金电极、Ag/AgCl/Cl-SAT参考电极和铂对电极。和以往的普通金电极不同,第一次采用了石英晶体金电极。试验结果说明抗体的固定以及大肠杆菌O157∶H7与抗体的结合都增加了石英晶体金电极表面的电子传递阻抗,在[Fe(CN)6]3-/4-氧化还原对存在的情况下,用电化学阻抗谱测量该阻抗。该免疫生物传感器的检测限是103cfu/mL,石英晶体金电极的电子传递阻抗变化值和大肠杆菌O157∶H7的浓度在一定范围内呈线性关系,检测时间少于10 min。     

基于细胞阻抗传感器的腹泻性毒素检测系统设计与实现

针对海洋水产品腹泻性毒素检测问题,设计了一种新型的基于细胞阻抗传感器(ECIS)的毒素快速检测分析系统。相对于传统的毒素检测方法,该系统具有操作简便,高一致性和高通量等特点。介绍了系统的硬件设计和软件设计,通过对系统整体性能测试以及使用神经母细胞瘤细胞(Neuro-2a)对腹泻性贝毒(DSP)大田软海绵酸(OA)进行毒性检测实验,用以验证系统平台的可行性。实验结果表明,基于细胞传感器的海洋水产品腹泻性毒性检测系统具备快速,长期,无损和高通量测量的特点,为腹泻性毒素检测提供了新的平台。     

一种基于云模型和数学形态学的边缘检测算法

针对图像信息的不确定性,本文提出了一种基于云模型并结合数学形态学的边缘检测算法.该算法首先提取灰度图像的若干不确定面云,基于面云之间相邻、包含和相交的位置关系,利用云计算提取得到线云,使用数学形态学的边缘检测算子,对多种类型的边缘进行检测.最后进行了仿真试验,结果表明该算法对不同类型的边缘有一定的适宜度.     

基于ＦｅＯＯＨ修饰的丝网印刷电极传感器同时检测Ｐｂ( ＩＩ)和Ｃｕ( ＩＩ)

铅和铜是水中的重金属污染物,需要简单快速的传感和检测技术实现这类污染物的同时检测。本文设计了一种基于FeOOH修饰的丝网印刷金电极(SPGE)传感器,通过电沉积方法制备了FeOOH修饰的丝网印刷金电极,并利用海胆状电极表面结构的独特电化学特性,建立Pb(II)和Cu(II)的标准曲线,实现了对水中Pb(II)和Cu(II)的同时检测。实验结果显示,传感器的检测限分别达到2.82 μg/L和0.44 μg/L。此外,传感器还具有良好的重复性、一致性和抗干扰性。实际水样实验的结果表明,FeOOH修饰的丝网印刷金电极能够用于实际水样中Pb(II)和Cu(II)的检测,具有实际应用的前景。     

基于小波和形态学的自然地面背景红外目标检测方法

本文采用小波变换和形态Top-Hat滤波相结合的方法抑制红外图像的混合噪声及大面积的背景干扰,减少图像模糊和增强目标;通过选择适当的结构元素进行系列形态组合运算,去掉虚警点而获得少量候选目标;搜索局部极大值并确定阈值,分离出真正的目标.实验结果表明,该方法能有效检测和分割出低信噪比复杂自然背景红外图像中的目标.     

基于分形和数学形态学的图像边缘检测方法

图像处理是视觉测量方法必需的技术,图像处理结果的好坏直接影响到了测量的质量。其中,边缘检测是重要的一步。视觉测量不仅需要较好地检测到边缘,还需要边缘尽可能是连续的。该文提出了一种基于分形理论和数学形态学的边缘检测方法。该方法利用分形理论中离散分数布朗随机场来抑制噪声得到按分形维分布的灰度图像,采用数学形态学检测连续的特征边缘。试验表明,采用该方法比经典的边缘检测算子能够更好地达到视觉测量的要求。     

一种基于超声阻抗和回波能量的液位检测方法

针对超声波液位检测方法中,传感器和容器壁间的耦合度不佳所带来的稳定性和可靠性降低的问题,提出了一种基于阻抗法并利用回波能量来实现液位检测的方法.该方法利用液位上下方气液介质的阻抗不相等的特性,计算和比较两个接收传感器所接收到的回波能量之间的差异,以此来确定液位的位置.实验结果表明,该方法能够有效地克服因耦合条件不佳所带来的问题,检测精度满足应用需求.