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基于微加工技术的集成细胞芯片的实验研究
引用本文:徐莹,杨勇,邹绍芳,王平.基于微加工技术的集成细胞芯片的实验研究[J].传感技术学报,2008,21(6):908-915.
作者姓名:徐莹  杨勇  邹绍芳  王平
作者单位:杭州电子科技大学自动化学院生物医学工程及仪器研究所,杭州,310018;浙江大学生物传感器国家专业实验室,生物医学工程学系,杭州,310027;杭州电子科技大学自动化学院生物医学工程及仪器研究所,杭州,310018;浙江大学生物传感器国家专业实验室,生物医学工程学系,杭州,310027
摘    要:细胞电生理检测芯片已成为后基因时代生物科学研究的重要工具,但是目前的细胞胞外电生理测试工具发展迅速,但存在功能单一化、指标不够稳定的缺点,如信噪比较低,难于重复与对照,且不能实现多参数同时检测,已成为细胞电生理快速分析发展的瓶颈。集成型细胞芯片通过传感器件的网络化和集成化,将细胞的电学信息、化学信息、动力学信息等生理活动信息转换为可检测的信号,并细化为微观信息量进行实时分析,实现快速微量的细胞功能信息和待测物质性质的检测,在细胞生物学、环境监测和药物开发等领域有广泛应用前景。本文设计了一种新型的集成了细胞微电极阵列、电阻抗传感器及光寻址电位传感器三个传感单元的阵列化芯片,首先分析了各单元用于细胞电生理测量的界面模型;在此基础上重点分析了各细胞传感器单元的特性曲线测试、表面处理测试,并初步进行细胞电生理参数的分析。结果显示,MEA加入测试液测试后,噪声水平在80μV左右,且器件适于细胞培养及动作电位测试;IDA器件上培养的肾细胞在药物作用下会引起细胞阻抗变化率12%~16%的变化;LAPS器件的酸化率灵敏度在50.65mV/pH,在肾细胞酸化率测试中,高浓度5-氟尿嘧啶会引起的细胞正常代谢率下降(相对酸化率下降50%)。说明药物浓度越大,作用时间越长,对细胞的活性影响越大,这与IDA器件的测试结果一致。最后得到了在器件特性、系统优化及细胞测试的一些初步结果,对芯片进行了芯片各单元的互补性分析,为细胞传感器的多功能化发展开拓了一个新的应用领域。

关 键 词:细胞传感器  细胞电生理  微电极阵列  叉指电极  光寻址电位传感器
文章编号:1004-1699(2008)06-0908-08
修稿时间:2007年10月9日

Research of Integrated Cellular Chip Based on Microfabrication
XU Ying,Yang Yong,ZOU Shao-Fang,WANG Ping.Research of Integrated Cellular Chip Based on Microfabrication[J].Journal of Transduction Technology,2008,21(6):908-915.
Authors:XU Ying  Yang Yong  ZOU Shao-Fang  WANG Ping
Abstract:
Keywords:biosensor  cellular physiology  micro-electrodes array sensors(MEAS)  interdigitated array(IDA)  light-addressable potentiometric sensors(LAPS)
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