一種甜味細(xì)胞傳感器系統(tǒng)設(shè)計與實驗研究.pdf

1、細(xì)胞傳感器是以生物活體細(xì)胞作為傳感器的分子敏感識別元件，用來檢測物質(zhì)與細(xì)胞作用后引起的生理、生化參數(shù)變化的實驗系統(tǒng)。能夠定性定量測試分析未知物質(zhì)的信息，即確定某類味質(zhì)的存在與否以及濃度大小。細(xì)胞傳感器因能實時、連續(xù)、快速檢測和分析細(xì)胞在外界刺激下的生理性能，已經(jīng)在藥物篩選、神經(jīng)生物學(xué)、環(huán)境監(jiān)控等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。
　　 本研究基于細(xì)胞傳感器的無損、實時、快速檢測優(yōu)勢和本實驗室多年來在化學(xué)仿生電子舌的研究基礎(chǔ)上，構(gòu)建了一套更具有仿

2、生意義的甜味覺細(xì)胞傳感器實驗系統(tǒng)。將表達(dá)有與味蕾細(xì)胞相同甜味受體及甜味信號傳導(dǎo)相關(guān)因子的NCI-H716細(xì)胞培養(yǎng)于絲網(wǎng)印刷電極(?)面，通過細(xì)胞阻抗譜法檢測細(xì)胞群對味質(zhì)刺激的信號響應(yīng)，利用雙穩(wěn)態(tài)(?)共振進(jìn)行信號處理，最后實現(xiàn)了對單一甜味物質(zhì)（蔗糖）的區(qū)分、天然(?)工甜味劑的評估以及對混合味質(zhì)中的甜味檢測。研究結(jié)果如下：
　　 (1)構(gòu)建了甜味細(xì)胞傳感器實驗系統(tǒng)。
　　 在阻抗譜細(xì)胞傳感器的原理和相關(guān)模型研究的基礎(chǔ)上，

3、構(gòu)建了一套基于細(xì)胞阻抗譜的甜味細(xì)胞傳感器實驗系統(tǒng)。包括電極的選擇、阻抗譜檢測系統(tǒng)、恒溫自動灌流系統(tǒng)和環(huán)境控制系統(tǒng)的構(gòu)建。最后對整個系統(tǒng)的性能進(jìn)行評估，結(jié)果表明系統(tǒng)具有較好的穩(wěn)定性和重復(fù)性。
　　 (2)建立了絲網(wǎng)印刷電極表面細(xì)胞培養(yǎng)方法。
　　 通過SABC免疫組化和蛋白質(zhì)印跡證明了NCI-H716細(xì)胞表達(dá)甜味受體蛋白及味覺信號傳導(dǎo)相關(guān)因子。以此基慧，建立了NCI-H716細(xì)胞的絲網(wǎng)印刷電極表面培養(yǎng)方法。用PLOL處理電

4、極表面以增強(qiáng)細(xì)胞在電極表面的黏附性，通過阻抗譜法確定了細(xì)胞的最佳接種濃度，最后通過SEM和胎盤藍(lán)染色對電極表面細(xì)胞分布和細(xì)胞活性進(jìn)行了檢測。
　　 (3)優(yōu)化了甜味細(xì)胞傳感器實驗系統(tǒng)
　　 實驗系統(tǒng)的優(yōu)化，主要包括數(shù)據(jù)處理方法的優(yōu)化和最適擾動頻率的篩選。通過對四種基本味質(zhì)的實驗數(shù)據(jù)進(jìn)行歸一化、主成份分析和隨機(jī)共振數(shù)據(jù)處理比較，結(jié)果表明，隨機(jī)共振是甜味細(xì)胞傳感器實驗系統(tǒng)的最適數(shù)據(jù)處理方法。通過對細(xì)胞傳感器實驗系統(tǒng)的信號激發(fā)

5、頻率篩選，結(jié)果表明最優(yōu)頻率頻率為1K Hz。
　　 (4)味覺細(xì)胞傳感器的初步應(yīng)用
　　 研究了甜味細(xì)胞傳感器的初步應(yīng)用，包括不同濃度的蔗糖溶液區(qū)分、天然/人工甜味劑的評估和混合味質(zhì)的甜昧檢測。結(jié)果表明，甜味細(xì)胞傳感器對甜味物質(zhì)具有特異性響應(yīng)。實現(xiàn)對不同濃度的同種甜味劑實現(xiàn)較好區(qū)分，且得到的濃度與強(qiáng)度的關(guān)系和感官品評結(jié)果基本相符；對等甜度的天然/人工甜味劑具有不同的響應(yīng)信號，有利于揭示甜味感覺動力學(xué)；能夠?qū)Φ蜐舛缺尘叭芤?/p>