味覺細胞傳感器設計及其在味覺時空信息分析中的應用.pdf

1、味覺是人體重要的生理感覺，五種基本味道分別為酸、咸、苦、甜和鮮。溶解于唾液中的味覺物質被口腔中的味覺細胞捕獲，產生特異性味覺響應。味覺響應信息經(jīng)過外周系統(tǒng)和中樞系統(tǒng)的時空整合和處理，最終產生味覺。
　　 分子生物學和腦成像等現(xiàn)代科學技術的進步大大推動了味覺研究的發(fā)展。以往味覺電信號的獲取一直依賴于有創(chuàng)的方式，直接對味覺細胞或神經(jīng)纖維進行記錄，而且同步記錄的位點非常有限。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)構建了味覺細胞傳感器，采用無損的胞外記錄方式，實現(xiàn)對味覺受體細胞和味覺神經(jīng)網(wǎng)絡的實時檢測。著重分析了酸敏感細胞對pH變化的機理，建立了全細胞胞外模型。在MEA上成功培養(yǎng)了味覺神經(jīng)網(wǎng)絡，并利用MEA多通道同步記錄，進一步研究了味覺信息在外周及中樞味覺系統(tǒng)的時空傳導過程。
　　 本論文的主要內容和貢獻如下：<

3、br>　　 1、提出了味覺細胞傳感器相容性設計方法。針對味覺單細胞和神經(jīng)網(wǎng)絡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)技術修飾MEA表面，可以有效的引導細胞生長在目標測試部位。微接觸印章(microcontactprinting，MCP)技術可用于在傳感器表面固定神經(jīng)網(wǎng)絡，人工誘導細胞網(wǎng)絡圖形化生長。使肝循環(huán)伏安法、交流阻抗測試以及熒光標記等手段對修飾后的表面進行評估，表

4、明修飾后的傳感器表面具有良好的生物相容性，能維持細胞生理活性，可定向誘導細胞生長。
　　 2、深入研究了味覺受體細胞在傳感器上的培養(yǎng)和固定。在LAPS仿生味覺芯片的基礎上，記錄了味覺初級感受細胞對混合味質刺激的響應信號，表明了味覺受體細胞對溶于水中的酸、甜、苦、咸和鮮等味質具有特異性響應，發(fā)現(xiàn)了在7～10 Hz存在味覺特征響應頻率。
　　 3、進一步發(fā)展和完善了味覺細胞模型。在酸敏感通道ASIC和PKDL觸立模型的基礎上

5、建立酸敏感細胞的全細胞模型，并利用全細胞模型仿真細胞在不同pH的鹽酸刺激下的響應。成功將Ⅲ型味覺細胞培養(yǎng)于MEA芯片表面，并使用不同的酸刺激，記錄到了細胞對不同濃度酸溶液的響應，并與全細胞模型仿真結果進行比較，對模型進行說明。
　　 4、實現(xiàn)了味覺神經(jīng)網(wǎng)絡傳感器的設計和味覺信息的時空分析。在MEA器件表面成功固定了味覺神經(jīng)組織，記錄并分析其在神經(jīng)遞質5-HT刺激下的響應。利用MCP技術進一步人工誘導味覺中樞神經(jīng)細胞在離體條件重建