【摘要】：納米科學技術、信息科學技術和生命科學技術作為本世紀最具發(fā)展前途的三個領域,相互之間聯(lián)系頗為緊密,互相交叉,相輔相成。例如原子力顯微鏡(AFM),作為一種在納米科學領域的基礎研究工具,同樣在生命科學中備受歡迎。作為用納米技術去探索生命大分子或者細胞秘密的代表工具之一,能夠實現(xiàn)對細胞的形貌表征、細胞多種特性研究和對細胞、DNA和分子的操縱。眾多神經系統(tǒng)疾病對人類構成了嚴重威脅,對神經細胞的物理或生物特性研究與眾多神經系統(tǒng)疾病的了解和治療具有重大研究意義。原子力顯微鏡的高精度、高便捷等特性在這方面的研究具有極大的優(yōu)勢和作用。本文基于對原子力顯微鏡的詳細介紹和研究,提出了導電原子力壓痕研究方法。該技術的目的在于對活體神經細胞等具有電學興奮性的細胞進行原子力壓痕實驗的同時,通過壓痕實驗時探針和細胞的力學曲線判斷兩者接觸情況,在納米級探針尖刺入細胞膜的同時采集細胞膜電位的變化。該技術基于探針-細胞力學模型和探針-細胞的等效電路模型兩者的理論提出的,由此自主設計了液相下細胞電學信號采集模塊,彌補了原子力顯微鏡對于活體細胞電學特性研究這一空白。基于以上研究與系統(tǒng)設計,完成了對神經細胞膜的自我修復行為與修復時間關系的初步研究。
【學位授予單位】：長春理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：TB383.1;R329.2
【圖文】：

細胞電學特性的研究發(fā)展至今，研究人員開發(fā)了多種檢測技術。就目前而熟的技術有膜片鉗技術、場效應晶體管、微電極陣列等。每一種測試技術處和不足之處。片鉗（Patch Clamp）電生理檢測技術是一種通過檢測全細胞、單個或者幾的電信號來研究細胞生理功能的技術[4]，屬于一種細胞內電信號檢測技術物物理研究所的 Neher 和 Sakmann 于 1976 年首創(chuàng)膜片鉗技術，經過 40 余膜片鉗技術已成細胞電生理特性研究的參考標準，現(xiàn)如今全自動膜片鉗系更是標志著膜片鉗技術的顯著提升。Ebina 等人[7]在 2014 年提出了將膜片鈣離子成像結合的技術，并借此方法采集并分析了小鼠神經元的突觸電流sola 等人[8]設計了一種膜片鉗與 AFM 相結合的工具，將原子力顯微鏡的探片鉗微吸管一般空心管的樣式，探針作為微吸管與心肌細胞膜進行封接，了心肌細胞的離子電流。 但是膜片鉗技術同樣存在著不足，首先是對待測態(tài)要求苛刻，不允許有污染物或者雜質粘附在細胞膜上，再者就是因操作嚴重影響了實驗的效率，實驗測量通量仍然偏低[9]，設備昂貴等，因此膜片用率受到了限制。

更是成為生物醫(yī)學、高通量藥物篩選等領域的新興研技術普遍存在一個興奮性細胞與 MEA 表面電極耦合質量差，且對亞閾值突觸電位無法檢測的問題。為了克服僅記錄細胞外場電位 平臺的固有局限性，許多實驗室已經開發(fā)了用于細胞內記錄的體裝置中的大多數(shù)使用垂直納米棒或納米線，其穿透培養(yǎng)細胞的質細胞內微電極的方式記錄電生理信號。2012 年，Xie 等人[11]利用的完成對心肌細胞動作電位長時間探測記錄，還可檢測到靶向離電位的細微變化。甚至，通過納米電極的電穿孔和再密封過程可胞內進行記錄。2015 年，Angle 等人應用納米級電探針測量到了17 年，Lin 等人[13]制作了垂直納米柱電極，通過高度局部化的電可以記錄多達 60 個單獨搏動的心肌細胞胞內動作電位。2018 年，一種類似于蘑菇狀的 3D 微電極，成功“誘導”神經元“吞噬”具有細胞內記錄特征的神經元動作電位和突觸后電位。MEA 技術于檢測通道數(shù)多、長期實時檢測、對細胞無損傷，但也存在依賴度不緊密導致檢測信號信噪比低的問題，嚴重地影響了檢測信號的

【參考文獻】

相關期刊論文 前4條

1 蔡冰潔;張國軍;;納米場效應晶體管生物傳感器在醫(yī)學檢測中的應用[J];檢驗醫(yī)學;2015年06期

2 馬夢佳;陳玉云;閆志強;丁劍;何丹農;鐘建;;原子力顯微鏡在納米生物材料研究中的應用[J];化學進展;2013年01期

3 �；�;;深入解析跨膜電位形成的離子基礎和產生機制[J];考試(教研版);2012年10期

4 梁作舟，白也武;掃描隧道顯微鏡的發(fā)展史[J];廣西物理;1995年Z2期

相關碩士學位論文 前2條

1 張佳駿;微電極陣列檢測離體細胞電生理信號的研究[D];上海交通大學;2015年

2 丁穎;神經元動作電位的模式分類技術及編碼技術研究[D];杭州電子科技大學;2011年

本文編號：2725053