細胞傳感器的研究有什么目的

  細胞是人體和其他生物體的基本結構單位，而細胞培養(yǎng)技術和半導體微細加工技術也就是傳感器技術則是細胞發(fā)展的技術發(fā)展過程。由于體內所有的生理功能和生化反應，都是在細胞及其產(chǎn)物(如細胞間隙中的膠原蛋白和蛋白聚糖)的物質基礎上進行的。一百多年的，光學顯微鏡的發(fā)明促成了細胞的發(fā)現(xiàn)。此后，對細胞結構和功能的研究，經(jīng)歷了細胞水平、亞細胞水平和分子水平等具有時代特征的研究層次，從細胞這個小小的單位里揭示出眾多生命現(xiàn)象的機制，積累了極其豐富的科學資料。可以認為，離開了對細胞及構成細胞的各種細胞器的分子組成和功能的認識，耍闡明物種進化、生物遺傳、個你的新陳代謝和各種生命活動以及生長、發(fā)育、衰老等生物學現(xiàn)象，要闡明整個人體和各系統(tǒng)、器它的功能活動的機制，是不可能的。事實上，細胞生理學和分子生物學的實驗技術和理論，已經(jīng)迅速地向基礎醫(yī)學和臨床醫(yī)學等各部門滲透。同時，對細胞生物學的研究，也要求工程技術人員提供更多的研究方法和研究工具，以提高研究的準確性和效率。

    隨著細胞培養(yǎng)技術和半導體微細加工技術的發(fā)展，以活細胞作為敏感元件的細胞傳感器和神經(jīng)芯片，已成為生物傳感器研究領域的一人熱點。活細胞作為傳感器的敏感元件，對于很多可以引起細胞電化學狀態(tài)變化的物質，都具有高度敏感件，而半導體器件的惰性可以提供—種穩(wěn)定、無損、長時間的監(jiān)測。通常，按照識別元件可將牛物傳感器分為三類：基于分子(酶、抗原或抗體、受體、核酸、脂質體等)的、基于細胞的和基于組織切片的。就敏感元件而言，前者是固定化的生物體成分，后兩者是生物體本身。基于分子的生物傳感器具有高度選擇性和敏感性，只對靶分子省響應。正因為這種高度選擇性，可能會使某些具有相同功能的相關分子檢測不到。而將活細胞作為探測單元，可以檢測到許多未知的物質。已經(jīng)有人將這種細胞傳感器用于環(huán)境監(jiān)測(牛化wu器、地下水污染等)、藥物篩選、新藥開發(fā)和基礎神經(jīng)學等研究。

    細胞傳感器能定性、定量測量和分析未知物質的信息，即確定萊類物質存在與否及濃度大小。例如，把具有某—類型受體的細胞當作傳屈器，由受體配體的結合常數(shù)可推導出該傳感器對某種激動劑的敏感度，測定該傳感器的響應就可以汁算出該激動劑的濃度。更重要的是，細胞傳感器能夠測量功能信息，即監(jiān)測被分析物對活細胞生理功能的影響，從而能解決一些與功能性信息相父的問題。例如，復合藥物各成分對生理系統(tǒng)的影響是什么；被分析物相對于給定的受體是否是抑制劑或激動劑(現(xiàn)代藥物篩選和開發(fā)的核心問題)；被分析物是否以其他方式來影響細胞的新陳代謝，如第二信使或酶；待測物是否對細胞有毒副作用；環(huán)境是否受到污染。