【摘要】：藥物和食品的安全問(wèn)題是與人類(lèi)生存和發(fā)展息息相關(guān)的問(wèn)題。藥物應(yīng)該是安全、有效、質(zhì)量可控的,但是藥物的正常使用引起的不良反應(yīng)卻時(shí)有發(fā)生,造成多起藥物在銷(xiāo)售中被召回的事件。為了發(fā)現(xiàn)和預(yù)防藥物的副作用,在臨床前研究階段,藥物的安全性尤其是藥物毒性的研究,對(duì)于藥物開(kāi)發(fā)和使用具有至關(guān)重要的影響。在海洋食品安全方面,由于日益嚴(yán)重的海洋環(huán)境污染促進(jìn)了海洋生物毒素的形成,而這些毒素通過(guò)人類(lèi)的食物鏈富集,成為人類(lèi)健康和公共安全的一大威脅。因此,藥物和食品的安全性檢測(cè)方法研究具有非常重要的意義。目前,體外細(xì)胞實(shí)驗(yàn)方法是國(guó)際上常用的藥物評(píng)價(jià)和毒素檢測(cè)的有效方法。本論文以細(xì)胞傳感技術(shù)為基礎(chǔ),利用心肌細(xì)胞作為敏感元件,研究了心肌細(xì)胞生長(zhǎng)與搏動(dòng)復(fù)合傳感器及其檢測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì),心肌細(xì)胞活性與電興奮復(fù)合傳感及其檢測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì),建立了相應(yīng)的檢測(cè)方法和模型,并實(shí)際應(yīng)用于藥物的心臟安全性分析以及海洋生物毒素對(duì)細(xì)胞的毒性檢測(cè)。本論文的主要研究工作和創(chuàng)新點(diǎn)包括:1、提出了一種基于阻抗傳感器同時(shí)檢測(cè)細(xì)胞的生長(zhǎng)與搏動(dòng)的新方法,設(shè)計(jì)制作了新的傳感器,實(shí)現(xiàn)了心肌細(xì)胞生長(zhǎng)和機(jī)械搏動(dòng)的同時(shí)檢測(cè)細(xì)胞阻抗傳感器通過(guò)測(cè)量細(xì)胞阻抗的變化表征貼附在其表面的細(xì)胞的形態(tài)變化,包括細(xì)胞生長(zhǎng)中貼附、遷移和凋亡等過(guò)程。心肌細(xì)胞生長(zhǎng)時(shí)其細(xì)胞阻抗變化“慢”,而在收縮時(shí)其細(xì)胞阻抗變化“快”,根據(jù)該特點(diǎn),本文設(shè)計(jì)了具有一致性和穩(wěn)定性的心肌細(xì)胞阻抗傳感器,結(jié)合快速阻抗檢測(cè)技術(shù),提出了對(duì)心肌細(xì)胞生長(zhǎng)和機(jī)械搏動(dòng)同時(shí)檢測(cè)的新方法,同時(shí)記錄了心肌細(xì)胞的生長(zhǎng)過(guò)程與此過(guò)程中的機(jī)械搏動(dòng)狀態(tài)。2、研制了基于心肌細(xì)胞生長(zhǎng)和搏動(dòng)的復(fù)合檢測(cè)分析儀器系統(tǒng),提出了心肌細(xì)胞生長(zhǎng)和機(jī)械搏動(dòng)同時(shí)檢測(cè)的藥篩模型,實(shí)現(xiàn)了對(duì)心血管藥物的藥效與風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)利用心肌細(xì)胞耦合細(xì)胞阻抗傳感器,結(jié)合快速阻抗檢測(cè)技術(shù),構(gòu)建了心肌細(xì)胞生長(zhǎng)和機(jī)械搏動(dòng)同時(shí)檢測(cè)的心肌細(xì)胞藥篩模型,并通過(guò)心肌細(xì)胞的細(xì)胞生長(zhǎng)和機(jī)械搏動(dòng)的收縮特性,對(duì)BayK8644、維拉帕米和Chromanol 293B等心血管相關(guān)的藥物的作用效果與風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行評(píng)價(jià),觀察藥物作用過(guò)程中心肌細(xì)胞生長(zhǎng)和搏動(dòng)的變化,分析心血管藥物的副作用。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,心肌細(xì)胞生長(zhǎng)與搏動(dòng)的同時(shí)檢測(cè)能夠更有效地檢測(cè)和評(píng)價(jià)心血管藥物的藥效與風(fēng)險(xiǎn)。3、提出了一種細(xì)胞阻抗和電位復(fù)合傳感器的設(shè)計(jì)方法,設(shè)計(jì)制作了新的傳感器,實(shí)現(xiàn)了對(duì)心肌細(xì)胞活性和場(chǎng)電位的同時(shí)檢測(cè)復(fù)合細(xì)胞傳感器可以對(duì)細(xì)胞進(jìn)行多參數(shù)的檢測(cè)與分析,對(duì)細(xì)胞生理進(jìn)行更全面的表征。細(xì)胞的阻抗可以有效地反映細(xì)胞的形態(tài)變化,而心肌細(xì)胞的胞外場(chǎng)電位可以反映其細(xì)胞膜上的離子通道的開(kāi)關(guān)與離子的跨膜運(yùn)動(dòng)。本文設(shè)計(jì)了細(xì)胞阻抗和電位傳感的集成復(fù)合傳感器,利用叉指電極檢測(cè)心肌細(xì)胞的活性,利用平面微電極陣列檢測(cè)心肌細(xì)胞胞外場(chǎng)電位,實(shí)現(xiàn)了心肌細(xì)胞的活性和場(chǎng)電位信號(hào)的同時(shí)檢測(cè)。4、研制了基于心肌細(xì)胞活性和電位復(fù)合檢測(cè)的分析儀器系統(tǒng),提出了結(jié)合心肌細(xì)胞長(zhǎng)時(shí)活性與短時(shí)電興奮的藥篩模型,實(shí)現(xiàn)了化療藥物心臟毒性的評(píng)價(jià)和海洋生物毒素的檢測(cè)設(shè)計(jì)了結(jié)合叉指電極和微電極陣列電位傳感器的復(fù)合傳感器,利用心肌細(xì)胞的活性和電興奮性,制作了心肌細(xì)胞復(fù)合傳感器�；谛募〖�(xì)胞的長(zhǎng)時(shí)活性和短時(shí)電興奮的原理,對(duì)化療藥物紫杉醇和長(zhǎng)春花堿的心臟安全性進(jìn)行了評(píng)估,分析了藥物與心肌細(xì)胞內(nèi)作用靶點(diǎn)反應(yīng)后對(duì)心肌細(xì)胞活性和電興奮性的影響。利用腹瀉性貝類(lèi)毒素對(duì)細(xì)胞活性的損傷以及麻痹性貝類(lèi)毒素對(duì)細(xì)胞電興奮性的抑制作用,實(shí)現(xiàn)了對(duì)大田軟海綿和石房蛤毒素的特異性檢測(cè)。
【圖文】：

衛(wèi)生健康領(lǐng)域，藥物的安全和食物的毒性是關(guān)乎每個(gè)人生命安全和生活質(zhì)逡逑舉足輕重的問(wèn)題。實(shí)際上，心血管問(wèn)題是美國(guó)和歐洲市場(chǎng)上藥物召回的主要逡逑題之一（Ｑｕｒｅｓｈｉ邋ｅｔ邋ａｌ．，２０１１；邋ＭｃＮａｕｇｈｔｏｎ邋ｅｔ邋ａｌ．，邋２０１４）。其中，由藥物引起的逡逑性（Ｃａｒｄｉｏｔｏｘｉｃｉｔｙ）問(wèn)題是最嚴(yán)重的，１９７６年到２００５年，因存在心臟安逡逑而被召回的藥物占總召回量的２８％邋（圖１－１邋（Ａ））邋（Ｗｉｌｋｅｅｔａｌ．，２００７）。因逡逑藥公司亟需在臨床前研宄中用于評(píng)估候選藥物潛在藥物毒性尤其是心臟毒逡逑法和技術(shù)。除此之外，食物的安全是另一個(gè)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展中出現(xiàn)的問(wèn)題。逡逑年全國(guó)食物中毒事件統(tǒng)計(jì)如圖丨－１邋（Ｂ）。在２０１５年，中國(guó)有１０４５人因食用逡逑植物及毒蘑菇而中毒，其中死亡人數(shù)達(dá)到８９人，而導(dǎo)致其中毒甚至死亡逡逑活性成分包含多種生物毒素（Ｂｉｏｔｏｘｉｎ），如腸毒素（Ｅｎｔｅｒｏｔｏｘｉｎ）、肉毒毒逡逑ｏｔｕｌｉｎｕｍＴｏｘｉｎ）等。生物毒素由生物體產(chǎn)生，可以通過(guò)食物在人類(lèi)的食物逡逑集，，一旦食用將對(duì)人體健康造成極大威脅。逡逑１９７６－２００５年美國(guó)市場(chǎng)邐２０１５年全國(guó)食物中毒弟件逡逑

圖１＊４常見(jiàn)的模式動(dòng)物逡逑在藥物篩選方法中，常用的模式動(dòng)物有小鼠（Ｍｏｕｓｅ）、大鼠（Ｒａｔ）、兔子、逡逑狗和猴子等（圖１－４），它們被廣泛地應(yīng)用于藥物藥理學(xué)、毒理學(xué)等測(cè)試實(shí)驗(yàn)中。逡逑實(shí)驗(yàn)動(dòng)物一般根據(jù)化合物的作用原理進(jìn)行選擇。大鼠、小鼠模型由于其易獲得性逡逑和實(shí)用性，曾用于藥物代謝、一般藥理、神經(jīng)系統(tǒng)、循環(huán)系統(tǒng)和呼吸系統(tǒng)等各方逡逑面藥理研宄。近年來(lái)，新型的動(dòng)物模型，如斑馬魚(yú)等在藥物篩選開(kāi)發(fā)領(lǐng)域得到廣逡逑泛的關(guān)注和應(yīng)用（０＾１＜＾１）0１＾扣３丨．，２００９）。開(kāi)始時(shí)，因?yàn)榘唏R魚(yú)的胚胎是透明的，逡逑５逡逑
【學(xué)位授予單位】：浙江大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類(lèi)號(hào)】：TP212;R927;R155.5

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本文編號(hào)：2702981