味觉细胞芯片及其在味觉传导机理中的研究

摘要

味觉作为人类基本感觉之一，其研究却远远落后于视觉、听觉等。不仅如此，目前的味觉电生理记录，仍主要依赖于以膜片钳为代表的细胞膜微电极穿刺或钳制技术。该类方法因其对细胞的穿刺损害作用，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。因此，研究者们开发出基于微电极阵列(MicroelectrodeArray,MEA)、场效应管(FieldEffectTransistor,FET)阵列以及光寻址电位传感器(LightAddressablePotentiometricSensor，LAPS)的细胞芯片，其实质就是在芯片表面培养可兴奋性细胞如神经元等，细胞通过一层薄的电解液同芯片的电极或栅极相耦合，从而芯片可以实时监测药物或者电刺激下细胞的电生理变化。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，已在细胞电生理研究、药物筛选以及环境监测等生物医学领域得到了广泛应用。 本文结合我们实验室多年来在人工味觉和细胞芯片方面的研究，提出了基于LAPS的味觉细胞芯片。味觉受体细胞具有神经细胞特性，也属于可兴奋性细胞，将其培养在LAPS芯片表面，味觉细胞电位的改变即可通过检测LAPS的光生电流得以测量。与MEA和FET阵列芯片相比，LAPS芯片不仅制备工艺简单，而且其光源可移动寻址，方便对芯片表面随机培养的细胞进行跟踪定位，克服了MEA和FET阵列芯片固定检测位点几何特性的限制。 采用微机械加工技术，我们制备了LAPS味觉细胞芯片，并用多聚鸟氨酸和层粘素混合的磷酸缓冲液处理以增强细胞在芯片表面的黏附性。采用微吸管吸取技术，我们体外分离出大鼠的味蕾，将其培养在LAPS芯片上。选取去甲肾上腺素和河豚毒素作为刺激药物，作用于芯片上已贴壁生长的味觉细胞，验证了LAPS芯片检测味觉细胞动作电位变化的可行性。然后，选择四种基本味质(NaCl，HCl，蔗糖，MgSO4)作用于味觉细胞，检测LAPS的响应。采用LabVIEW采集数据、Matlab进行时域和频域分析，我们定性分析了不同味质作用于味觉细胞后胞外电信号的变化，证实了大鼠菌状乳头的味觉细胞对于咸味和酸味的敏感性，实现了细胞芯片在味觉传导机理研究中的应用。

目录

文摘

英文文摘

第一章绪论

第二章味觉电生理及味觉传导机制

第三章味蕾分离与味觉细胞培养

第四章味觉细胞芯片设计与制备

第五章实验测试系统的构建

第六章实验结果分析与讨论

第七章总结与展望

参考文献

致谢

附录 作者在攻读硕士期间发表的论文

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