【摘要】：藥物和食品的安全問題是與人類生存和發(fā)展息息相關(guān)的問題。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)卻時有發(fā)生,造成多起藥物在銷售中被召回的事件。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,對于藥物開發(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,而這些毒素通過人類的食物鏈富集,成為人類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方法研究具有非常重要的意義。目前,體外細(xì)胞實驗方法是國際上常用的藥物評價和毒素檢測的有效方法。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)胞生長與搏動復(fù)合傳感器及其檢測系統(tǒng)的設(shè)計,心肌細(xì)胞活性與電興奮復(fù)合傳感及其檢測系統(tǒng)的設(shè)計,建立了相應(yīng)的檢測方法和模型,并實際應(yīng)用于藥物的心臟安全性分析以及海洋生物毒素對細(xì)胞的毒性檢測。本論文的主要研究工作和創(chuàng)新點包括:1、提出了一種基于阻抗傳感器同時檢測細(xì)胞的生長與搏動的新方法,設(shè)計制作了新的傳感器,實現(xiàn)了心肌細(xì)胞生長和機(jī)械搏動的同時檢測細(xì)胞阻抗傳感器通過測量細(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)胞生長中貼附、遷移和凋亡等過程。心肌細(xì)胞生長時其細(xì)胞阻抗變化“慢”,而在收縮時其細(xì)胞阻抗變化“快”,根據(jù)該特點,本文設(shè)計了具有一致性和穩(wěn)定性的心肌細(xì)胞阻抗傳感器,結(jié)合快速阻抗檢測技術(shù),提出了對心肌細(xì)胞生長和機(jī)械搏動同時檢測的新方法,同時記錄了心肌細(xì)胞的生長過程與此過程中的機(jī)械搏動狀態(tài)。2、研制了基于心肌細(xì)胞生長和搏動的復(fù)合檢測分析儀器系統(tǒng),提出了心肌細(xì)胞生長和機(jī)械搏動同時檢測的藥篩模型,實現(xiàn)了對心血管藥物的藥效與風(fēng)險評價利用心肌細(xì)胞耦合細(xì)胞阻抗傳感器,結(jié)合快速阻抗檢測技術(shù),構(gòu)建了心肌細(xì)胞生長和機(jī)械搏動同時檢測的心肌細(xì)胞藥篩模型,并通過心肌細(xì)胞的細(xì)胞生長和機(jī)械搏動的收縮特性,對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)險進(jìn)行評價,觀察藥物作用過程中心肌細(xì)胞生長和搏動的變化,分析心血管藥物的副作用。實驗結(jié)果表明,心肌細(xì)胞生長與搏動的同時檢測能夠更有效地檢測和評價心血管藥物的藥效與風(fēng)險。3、提出了一種細(xì)胞阻抗和電位復(fù)合傳感器的設(shè)計方法,設(shè)計制作了新的傳感器,實現(xiàn)了對心肌細(xì)胞活性和場電位的同時檢測復(fù)合細(xì)胞傳感器可以對細(xì)胞進(jìn)行多參數(shù)的檢測與分析,對細(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)胞的胞外場電位可以反映其細(xì)胞膜上的離子通道的開關(guān)與離子的跨膜運動。本文設(shè)計了細(xì)胞阻抗和電位傳感的集成復(fù)合傳感器,利用叉指電極檢測心肌細(xì)胞的活性,利用平面微電極陣列檢測心肌細(xì)胞胞外場電位,實現(xiàn)了心肌細(xì)胞的活性和場電位信號的同時檢測。4、研制了基于心肌細(xì)胞活性和電位復(fù)合檢測的分析儀器系統(tǒng),提出了結(jié)合心肌細(xì)胞長時活性與短時電興奮的藥篩模型,實現(xiàn)了化療藥物心臟毒性的評價和海洋生物毒素的檢測設(shè)計了結(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)胞的長時活性和短時電興奮的原理,對化療藥物紫杉醇和長春花堿的心臟安全性進(jìn)行了評估,分析了藥物與心肌細(xì)胞內(nèi)作用靶點反應(yīng)后對心肌細(xì)胞活性和電興奮性的影響。利用腹瀉性貝類毒素對細(xì)胞活性的損傷以及麻痹性貝類毒素對細(xì)胞電興奮性的抑制作用,實現(xiàn)了對大田軟海綿和石房蛤毒素的特異性檢測。
【圖文】：

衛(wèi)生健康領(lǐng)域，藥物的安全和食物的毒性是關(guān)乎每個人生命安全和生活質(zhì)逡逑舉足輕重的問題。實際上，心血管問題是美國和歐洲市場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社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展中出現(xiàn)的問題。逡逑年全國食物中毒事件統(tǒng)計如圖丨－１邋（Ｂ）。在２０１５年，中國有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，可以通過食物在人類的食物逡逑集，，一旦食用將對人體健康造成極大威脅。逡逑１９７６－２００５年美國市場邐２０１５年全國食物中毒弟件逡逑

圖１＊４常見的模式動物逡逑在藥物篩選方法中，常用的模式動物有小鼠（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)等測試實驗中。逡逑實驗動物一般根據(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，新型的動物模型，如斑馬魚等在藥物篩選開發(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）。開始時，因為斑馬魚的胚胎是透明的，逡逑５逡逑
【學(xué)位授予單位】：浙江大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TP212;R927;R155.5

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本文編號：2702981