細(xì)胞傳感器作為一類以活體細(xì)胞為一級傳感單元、換能器為二級傳感單元的器件,具有高靈敏度、低成本、高通量檢測等特點(diǎn),是環(huán)境毒性研究、食品安全、藥物篩選等領(lǐng)域研究的有效手段并在近年來逐漸實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。微電極陣列（Microelectrode Arrays, MEAs）是以檢測電興奮類細(xì)胞如心肌細(xì)胞、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等的電生理活動(dòng)的一類細(xì)胞傳感器。它因無損檢測、響應(yīng)速度快、制備工藝簡單、可擴(kuò)展性強(qiáng)等特點(diǎn)而具有廣泛的應(yīng)用前景。本論文基于微電極陣列,針對心肌細(xì)胞的特性擴(kuò)展了其設(shè)計(jì)和功能,開發(fā)了具有多功能共同分析的細(xì)胞傳感器平臺(tái),并研究了心肌細(xì)胞的生理特性及基于此的藥物毒性研究。所設(shè)計(jì)的平臺(tái)亦可推廣用于其它類型細(xì)胞的研究。本論文的主要內(nèi)容和創(chuàng)新點(diǎn)在于：一.深入分析微電極陣列胞外場電位的檢測機(jī)理,并應(yīng)用于實(shí)際細(xì)胞芯片的設(shè)計(jì)。本文基于金屬電極-電解液雙電層模型和離子通道模型,系統(tǒng)地研究了細(xì)胞與微電極耦合的點(diǎn)接觸模型。采用仿真軟件工具對胞內(nèi)外場電位的關(guān)系進(jìn)行了深入的分析,闡述了細(xì)胞-微電極的界面特性對分析細(xì)胞胞內(nèi)外電位的影響�；谠撃Ｐ偷姆治鼋Y(jié)果設(shè)計(jì)的細(xì)胞芯片表現(xiàn)出良好的生物相容性和穩(wěn)定性。細(xì)胞芯片成功記錄了心肌細(xì)... 

【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)】：144 頁

【學(xué)位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
英文摘要
第一章 緒論
    1.1 細(xì)胞傳感器的定義
    1.2 細(xì)胞傳感器的發(fā)展
        1.2.1 MEMS技術(shù)
        1.2.2 生物材料
        1.2.3 微流控
    1.3 多功能細(xì)胞傳感器的發(fā)展
    1.4 論文主要內(nèi)容
    1.5 參考文獻(xiàn)
第二章 基于微電極陣列(MEA)的細(xì)胞傳感器基礎(chǔ)
    2.1 心肌細(xì)胞電生理基礎(chǔ)
        2.1.1 心肌細(xì)胞基本結(jié)構(gòu)
        2.1.2 心肌細(xì)胞動(dòng)作電位產(chǎn)生機(jī)制
        2.1.3 心肌細(xì)胞興奮-收縮偶聯(lián)機(jī)制
        2.1.4 新生心肌細(xì)胞的研究意義
    2.2 細(xì)胞-金屬電極界面耦合
        2.2.1 金屬電極-電解液界面雙電層
        2.2.2 芯片的表面修飾及細(xì)胞生長
    2.3 MEA的定義及發(fā)展歷史
        2.3.1 MEA定義、基本結(jié)構(gòu)及特點(diǎn)
        2.3.2 MEA發(fā)展歷史
    2.4 細(xì)胞-MEA等效電路建模
        2.4.1 心肌細(xì)胞電生理建模
        2.4.2 電極-電解液界面阻抗建模
        2.4.3 跨膜電位-胞外信號(hào)傳導(dǎo)模型
    2.5 MEA設(shè)計(jì)、加工及測試
        2.5.1 MEA材料及加工工藝
        2.5.2 MEA的加工
        2.5.3 MEA檢測系統(tǒng)
        2.5.4 MEA性能測試
    2.6 基于MEA的胞外電位檢測
        2.6.1 細(xì)胞在MEA芯片上的培養(yǎng)
        2.6.2 心肌細(xì)胞的胞外電位檢測及分析
        2.6.3 海馬神經(jīng)細(xì)胞的胞外電位檢測及分析
        2.6.4 嗅上皮細(xì)胞響應(yīng)電位的檢測與分析
    2.7 本章小結(jié)
    2.8 參考文獻(xiàn)
第三章 基于多尺度電極陣列(MSEA)的心肌興奮-收縮偶聯(lián)研究
    3.1 心肌細(xì)胞興奮-收縮偶聯(lián)(ECC)
        3.1.1 心肌細(xì)胞機(jī)械收縮檢測
        3.1.2 ECC研究方法
        3.1.3 本章研究目的
    3.2 MSEA設(shè)計(jì)及信號(hào)檢測
        3.2.1 MSEA設(shè)計(jì)及制作
        3.2.2 芯片性能測試及優(yōu)化
        3.2.3 不同尺度的電極信號(hào)分析
    3.3 基于MSEA在長春堿作用下的心肌機(jī)械收縮分析
        3.3.1 長春堿介紹
        3.3.2 長春堿作用下的心肌電位和搏動(dòng)變化
    3.4 電位和搏動(dòng)檢測機(jī)理討論
        3.4.1 心肌機(jī)械搏動(dòng)檢測機(jī)理分析討論
        3.4.2 胞外電位及搏動(dòng)檢測的等效電路模型比較
        3.4.3 MSEA芯片的優(yōu)勢及應(yīng)用展望
    3.5 本章小結(jié)
    3.6 參考文獻(xiàn)
第四章 細(xì)胞電生理功能和形態(tài)檢測的復(fù)合芯片設(shè)計(jì)及藥物研究
    4.1 心肌細(xì)胞電生理功能和形態(tài)的研究意義
        4.1.1 心肌細(xì)胞電生理功能檢測
        4.1.2 心肌細(xì)胞形態(tài)
        4.1.3 功能-形態(tài)研究的意義
    4.2 細(xì)胞-電極阻抗檢測(ECIS)法研究細(xì)胞形態(tài)
        4.2.1 ECIS介紹
        4.2.2 ECIS檢測原理
    4.3 多功能芯片設(shè)計(jì)及加工
        4.3.1 芯片設(shè)計(jì)
        4.3.2 芯片加工封裝
        4.3.3 系統(tǒng)及測試
    4.4 基于多功能芯片的阿霉素誘發(fā)的心臟毒性研究
        4.4.1 阿霉素引起的心臟毒性
        4.4.2 阿霉素作用下細(xì)胞胞外電位變化
        4.4.3 阿霉素作用下細(xì)胞-電極阻抗變化
        4.4.4 電位-阻抗分析并討論
    4.5 本章小結(jié)
    4.6 參考文獻(xiàn)
第五章 基于細(xì)胞多功能集成芯片的自動(dòng)分析儀設(shè)計(jì)
    5.1 自動(dòng)分析儀概述及總體設(shè)計(jì)
        5.1.1 概述
        5.1.2 總體設(shè)計(jì)框架
    5.2 硬件設(shè)計(jì)
        5.2.1 MEA模塊信號(hào)檢測電路
        5.2.2 ECIS模塊信號(hào)檢測電路
        5.2.3 環(huán)境控制模塊電路
    5.3 軟件設(shè)計(jì)
    5.4 自動(dòng)分析儀樣機(jī)測試
        5.4.1 樣機(jī)設(shè)計(jì)
        5.4.2 性能及指標(biāo)
        5.4.3 儀器的測試結(jié)果及分析討論
    5.5 本章小結(jié)
    5.6 參考文獻(xiàn)
第六章 總結(jié)與展望
    6.1 全文總結(jié)
    6.2 存在問題及解決方案
    6.3 工作展望
    6.4 參考文獻(xiàn)
作者簡歷
攻讀學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文及成果
致謝


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]銻化銦磁阻型紅外光電傳感器及其特性研究[J]. 吳閩,黃釗洪.  紅外與激光工程. 2006(S5)



本文編號(hào)：3179615