動物的嗅覺系統(tǒng)是一個(gè)及其巧妙的化學(xué)感受器,它通過嗅上皮與氣味分子的結(jié)合,將外界的氣味刺激通過嗅球傳遞到大腦嗅覺皮層,這種響應(yīng)和傳遞過程具有較高的靈敏度和特異性。對于在體氣味分子的檢測目前主要是膜片鉗技術(shù)和光學(xué)成像技術(shù)。膜片鉗技術(shù)對操作技術(shù)要求較高,而且對記錄大量神經(jīng)元群體信號有一定的局限性,光學(xué)成像技術(shù)精確度相對較低,而且背景噪音較大。本實(shí)驗(yàn)室首次提出了在體嗅覺生物電子鼻系統(tǒng),主要是基于大鼠自身的嗅覺系統(tǒng)對氣味分子的分析與識別功能,使用多通道電極可以同時(shí)記錄到多個(gè)嗅覺系統(tǒng)相關(guān)神經(jīng)元對氣味分子的響應(yīng)信號,通過多種算法實(shí)現(xiàn)對神經(jīng)信號的解碼與識別。離體仿生嗅覺與味覺傳感器主要是由作為敏感元件的生物活性材料以及作為二級換能器的物理化學(xué)探測器組成,第一部分主要以嗅覺/味覺感受細(xì)胞,組織以及細(xì)胞膜上具有特異性識別功能的受體蛋白為主,主要特異性的識別目標(biāo)分子,第二部分是作為二級換能器的物理化學(xué)探測器,能把目標(biāo)檢測物與敏感元件產(chǎn)生的響應(yīng)轉(zhuǎn)換為易于處理和分析的物理化學(xué)信號。因此此種類型的傳感器就具有了生物自身感覺系統(tǒng)所具備的靈敏度高、檢測限低、選擇性好等優(yōu)點(diǎn)。本課題的主要目標(biāo)就是利用基因工程技術(shù)來提高仿... 

【文章來源】：浙江大學(xué)浙江省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：136 頁

【學(xué)位級別】：博士

【部分圖文】：

圖１．１基于分子蛋白水平的生物電子鼻傳感器設(shè)計(jì)示意圖（Ｏｈ?ｅｔ?ａｌ．?２０１１）??目前，離體仿生嗅覺傳感技術(shù)（圖１．１）中的敏感材料主要有分子蛋白和細(xì)??

導(dǎo)致晶體共振頻率降低，通過監(jiān)測共振頻率的變化，可以定量地得到所吸附的特??定氣體的質(zhì)量或濃度。石英晶體微天平也可包被蛋白質(zhì)在表面用于氣味分子的檢??測。研宄者從牛蛙嗅覺系統(tǒng)內(nèi)提取出了嗅覺受體蛋白（圖１．３）?（Ｗｕｌ９９９），將其??固定在石英晶體表面，對照組包被磷脂酰膽堿（ｐｈｏｓｐｈａｔｉｄｙｌｃｈｏｌｉｎｅ）、磷脂酰肌??醇（ｐｈｏｓｐｈａｔｉｄｙｌｉｎｏｓｉｔａｌ）和牛血清（ｂｏｖｉｎｅｓｅｒｕｍ），結(jié)果證明只有包被嗅覺受體??蛋白的石英晶體才會在氣體刺激時(shí)發(fā)生頻率變化，實(shí)驗(yàn)表明其對己酸的頻率變化??最大，響應(yīng)最強(qiáng)。２００６年，Ｐａｒｋ團(tuán)隊(duì)將線蟲（Ｃｆｌｅｎｏｒ／ｚａＭ／ｔｏｅ／ｅｇａ／ｗ）受體ＯＤＲ－??１０表達(dá)在大腸桿菌（Ｅｙｃ／ｚｅｈｃ／ｊ／ａ?〇＞／／）上（Ｓｕｎｇ?ｅｔ?ａｌ．?２００６ｂ），然后將大腸桿菌上??含有嗅覺受體的細(xì)胞膜提取出來固定在石英晶體表面，ＯＤＲ－１０的天然配體是丁??二酮（ｄｉａｃｅｔｙｌ），用于實(shí)驗(yàn)對照組的是其他與丁二酮含有相似結(jié)構(gòu)官能團(tuán)的氣味??分子

導(dǎo)致晶體共振頻率降低，通過監(jiān)測共振頻率的變化，可以定量地得到所吸附的特??定氣體的質(zhì)量或濃度。石英晶體微天平也可包被蛋白質(zhì)在表面用于氣味分子的檢??測。研宄者從牛蛙嗅覺系統(tǒng)內(nèi)提取出了嗅覺受體蛋白（圖１．３）?（Ｗｕｌ９９９），將其??固定在石英晶體表面，對照組包被磷脂酰膽堿（ｐｈｏｓｐｈａｔｉｄｙｌｃｈｏｌｉｎｅ）、磷脂酰肌??醇（ｐｈｏｓｐｈａｔｉｄｙｌｉｎｏｓｉｔａｌ）和牛血清（ｂｏｖｉｎｅｓｅｒｕｍ），結(jié)果證明只有包被嗅覺受體??蛋白的石英晶體才會在氣體刺激時(shí)發(fā)生頻率變化，實(shí)驗(yàn)表明其對己酸的頻率變化??最大，響應(yīng)最強(qiáng)。２００６年，Ｐａｒｋ團(tuán)隊(duì)將線蟲（Ｃｆｌｅｎｏｒ／ｚａＭ／ｔｏｅ／ｅｇａ／ｗ）受體ＯＤＲ－??１０表達(dá)在大腸桿菌（Ｅｙｃ／ｚｅｈｃ／ｊ／ａ?〇＞／／）上（Ｓｕｎｇ?ｅｔ?ａｌ．?２００６ｂ），然后將大腸桿菌上??含有嗅覺受體的細(xì)胞膜提取出來固定在石英晶體表面，ＯＤＲ－１０的天然配體是丁??二酮（ｄｉａｃｅｔｙｌ），用于實(shí)驗(yàn)對照組的是其他與丁二酮含有相似結(jié)構(gòu)官能團(tuán)的氣味??分子

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]仿生嗅覺和味覺傳感技術(shù)的研究進(jìn)展[J]. 王平,莊柳靜,秦臻,張斌,高克強(qiáng).  中國科學(xué)院院刊. 2017(12)
[2]結(jié)合光遺傳神經(jīng)調(diào)控技術(shù)的仿生嗅覺傳感系統(tǒng)的研究進(jìn)展[J]. 高克強(qiáng),莊柳靜,秦臻,張斌,王平.  科學(xué)通報(bào). 2017(31)
[3]基于Wi-Fi技術(shù)的穿戴式動物嗅覺機(jī)器人[J]. 曹端喜,莊柳靜,蘇凱麒,周潔,胡寧,王平.  傳感技術(shù)學(xué)報(bào). 2015(03)
[4]利用動物嗅覺診斷癌癥技術(shù)的研究進(jìn)展[J]. 莊柳靜,周俊,董琪,鄒瑩暢,胡燕婕,應(yīng)可凈,王平.  科學(xué)通報(bào). 2013(15)
[5]嗅球?qū)π嵊X信息的處理[J]. 譚潔,羅敏敏.  生物物理學(xué)報(bào). 2010(03)

博士論文
[1]細(xì)胞網(wǎng)絡(luò)和組織傳感器及其在嗅覺時(shí)空信號分析中的應(yīng)用研究[D]. 陳慶梅.浙江大學(xué) 2011



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