細(xì)胞傳感器的研究有什么目的

  細(xì)胞是人體和其他生物體的基本結(jié)構(gòu)單位，而細(xì)胞培養(yǎng)技術(shù)和半導(dǎo)體微細(xì)加工技術(shù)也就是傳感器技術(shù)則是細(xì)胞發(fā)展的技術(shù)發(fā)展過程。由于體內(nèi)所有的生理功能和生化反應(yīng)，都是在細(xì)胞及其產(chǎn)物(如細(xì)胞間隙中的膠原蛋白和蛋白聚糖)的物質(zhì)基礎(chǔ)上進(jìn)行的。一百多年的，光學(xué)顯微鏡的發(fā)明促成了細(xì)胞的發(fā)現(xiàn)。此后，對(duì)細(xì)胞結(jié)構(gòu)和功能的研究，經(jīng)歷了細(xì)胞水平、亞細(xì)胞水平和分子水平等具有時(shí)代特征的研究層次，從細(xì)胞這個(gè)小小的單位里揭示出眾多生命現(xiàn)象的機(jī)制，積累了極其豐富的科學(xué)資料。可以認(rèn)為，離開了對(duì)細(xì)胞及構(gòu)成細(xì)胞的各種細(xì)胞器的分子組成和功能的認(rèn)識(shí)，耍闡明物種進(jìn)化、生物遺傳、個(gè)你的新陳代謝和各種生命活動(dòng)以及生長、發(fā)育、衰老等生物學(xué)現(xiàn)象，要闡明整個(gè)人體和各系統(tǒng)、器它的功能活動(dòng)的機(jī)制，是不可能的。事實(shí)上，細(xì)胞生理學(xué)和分子生物學(xué)的實(shí)驗(yàn)技術(shù)和理論，已經(jīng)迅速地向基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)和臨床醫(yī)學(xué)等各部門滲透。同時(shí)，對(duì)細(xì)胞生物學(xué)的研究，也要求工程技術(shù)人員提供更多的研究方法和研究工具，以提高研究的準(zhǔn)確性和效率。

    隨著細(xì)胞培養(yǎng)技術(shù)和半導(dǎo)體微細(xì)加工技術(shù)的發(fā)展，以活細(xì)胞作為敏感元件的細(xì)胞傳感器和神經(jīng)芯片，已成為生物傳感器研究領(lǐng)域的一人熱點(diǎn)。活細(xì)胞作為傳感器的敏感元件，對(duì)于很多可以引起細(xì)胞電化學(xué)狀態(tài)變化的物質(zhì)，都具有高度敏感件，而半導(dǎo)體器件的惰性可以提供—種穩(wěn)定、無損、長時(shí)間的監(jiān)測(cè)。通常，按照識(shí)別元件可將牛物傳感器分為三類：基于分子(酶、抗原或抗體、受體、核酸、脂質(zhì)體等)的、基于細(xì)胞的和基于組織切片的。就敏感元件而言，前者是固定化的生物體成分，后兩者是生物體本身。基于分子的生物傳感器具有高度選擇性和敏感性，只對(duì)靶分子省響應(yīng)。正因?yàn)檫@種高度選擇性，可能會(huì)使某些具有相同功能的相關(guān)分子檢測(cè)不到。而將活細(xì)胞作為探測(cè)單元，可以檢測(cè)到許多未知的物質(zhì)。已經(jīng)有人將這種細(xì)胞傳感器用于環(huán)境監(jiān)測(cè)(牛化wu器、地下水污染等)、藥物篩選、新藥開發(fā)和基礎(chǔ)神經(jīng)學(xué)等研究。

    細(xì)胞傳感器能定性、定量測(cè)量和分析未知物質(zhì)的信息，即確定萊類物質(zhì)存在與否及濃度大小。例如，把具有某—類型受體的細(xì)胞當(dāng)作傳屈器，由受體配體的結(jié)合常數(shù)可推導(dǎo)出該傳感器對(duì)某種激動(dòng)劑的敏感度，測(cè)定該傳感器的響應(yīng)就可以汁算出該激動(dòng)劑的濃度。更重要的是，細(xì)胞傳感器能夠測(cè)量功能信息，即監(jiān)測(cè)被分析物對(duì)活細(xì)胞生理功能的影響，從而能解決一些與功能性信息相父的問題。例如，復(fù)合藥物各成分對(duì)生理系統(tǒng)的影響是什么；被分析物相對(duì)于給定的受體是否是抑制劑或激動(dòng)劑(現(xiàn)代藥物篩選和開發(fā)的核心問題)；被分析物是否以其他方式來影響細(xì)胞的新陳代謝，如第二信使或酶；待測(cè)物是否對(duì)細(xì)胞有毒副作用；環(huán)境是否受到污染。