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微电极芯片的蛋白与细胞阻抗传感研究

作　者: 王华
导　师: 刘清君
学　校: 浙江大学
专　业: 生物医学工程
关键词: 微电极芯片 电化学阻抗 Randles模型 化学感受蛋白 嗅觉传感器 细胞传感器 计算机建模 分子对接
分类号: TP212.3
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
下　载: 63次
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内容摘要


在生物传感器领域,电化学阻抗测量技术因为特有的低成本、实时、无损、高通量等特点常被用作换能技术。本论文对于蛋白及细胞传感器的研究主要针对电化学阻抗测量技术展开,利用灵敏度高、信噪比好的微电极芯片来完成电化学阻抗谱的测量。首先利用中华蜜蜂化学感受蛋白构建了新型的生物嗅觉传感器,克服了传统嗅觉传感器生物材料难以获得,制作困难等缺点。证实了该传感器可与常见的昆虫信息素及花香物质反应,包括乙酸异戊酯、香叶醇和苯乙醛,它们反应后的电子转移电阻的变化与浓度的对数值呈线性相关性,且检测灵敏度可达到摩尔级别,同时结合计算机分子对接技术对配体-蛋白生化反应细节进行预测,证实蛋白的保守氨基酸与其结合配体的特异性有关,并且利用分子阻抗模型对系统阻抗改变进行了定量描述。另外,构建了一种细胞阻抗传感器用于测量化疗药物对于人结肠腺癌细胞LS180的细胞毒性。证明了奥沙利铂及5-氟尿嘧啶对于LS180的细胞毒性都具有时间、浓度依赖性,而且两者的联合用药组毒性比单药更强。另一方面测试了中草药艾迪注射液和复方苦参注射液的抗癌特性,这些都为开发新的化疗药物及用药方案做了准备。借助细胞-电极阻抗模型可以重现细胞在药物作用下形态改变的细节,有利于探索药物作用机理。计算机建模技术结合生物传感器研究可以降低实验成本、丰富理论研究,对于相关蛋白与细胞的监测研究具有十分重要的意义。

全文目录


致谢  4-6
摘要  6-7
Abstract  7-9
目次  9-12
第一章 绪论  12-27
  1.1 生物传感器的研究背景  12-13
  1.2 生物传感器常见的检测手段  13-17
    1.2.1 石英晶体微量天平  13-14
    1.2.2 表面等离子体共振  14-15
    1.2.3 光寻址电位传感  15-16
    1.2.4 电化学阻抗测量  16-17
  1.3 电化学阻抗测量的原理  17-20
  1.4 电化学阻抗的应用现状  20-24
    1.4.1 分子阻抗传感器  20-22
    1.4.2 细胞阻抗传感器  22-24
  1.5 微电极芯片在阻抗检测中的应用  24-25
  1.6 论文主要研究内容  25-27
第二章 生物阻抗传感器的建模及分子对接  27-39
  2.1 生物传感器的仿真建模研究  27
  2.2 蛋白分子阻抗模型  27-30
  2.3 细胞-电极阻抗模型  30-35
  2.4 分子对接  35-38
    2.4.1 分子对接的原理  35-37
    2.4.2 分子对接的应用  37-38
  2.5 小结  38-39
第三章 中华蜜蜂化学感受蛋白阻抗传感器  39-57
  3.1 生物嗅觉传感器的研究  39-43
    3.1.1 脊椎动物嗅觉感受过程  39-40
    3.1.2 昆虫嗅觉感受过程  40-41
    3.1.3 生物嗅觉传感器进展  41-43
  3.2 化学感受蛋白研究背景  43
  3.3 蛋白传感器的制备  43-46
    3.3.1 实验器材  44
    3.3.2 蛋白固定  44-45
    3.3.3 电化学测量  45-46
  3.4 实验结果  46-51
    3.4.1 阻抗拟合结果  46-48
    3.4.2 电子转移电阻变化  48-51
  3.5 分子对接结果  51-56
  3.6 小结  56-57
第四章 细胞阻抗传感器对化疗药物的检测研究  57-74
  4.1 化疗药物体外实验  57-58
  4.2 化疗药物抗癌机理  58-60
  4.3 实验步骤  60-62
    4.3.1 细胞培养及阻抗测量  60-61
    4.3.2 胞指数测量  61
    4.3.3 胞瑞氏染色  61-62
  4.4 实验结果  62-70
    4.4.1 阻抗谱建模结果  62-66
    4.4.2 归一化阻抗分析  66-68
    4.4.3 细胞指数分析  68-70
  4.5 药效的阻抗模型分析  70-72
  4.6 小结  72-74
第五章 总结与展望  74-77
  5.1 总结  74-75
  5.2 展望  75-77
参考文献  77-82
作者简历及在学期间所取得的科研成果  82

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中图分类: > 工业技术 > 自动化技术、计算机技术 > 自动化技术及设备 > 自动化元件、部件 > 发送器（变换器）、传感器 > 生物传感器、医学传感器
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