【技术实现步骤摘要】
一种细胞生理信息检测系统及其检测方法
本专利技术涉及一种多参数活体细胞生理信息检测技术,具体地说是一套多参数活体细胞生理信息检测系统及其检测方法,主要用于生命科学领域。技术背景目前,基于细胞水平的多学科交叉研究正成为新的技术发展动力。运用活体细胞生理状态下的微观测与微操控理论方法,提取反映机体状态与反映的细胞水平的生物标志信息,无疑将成为生命科学领域新技术发展的关键技术。目前基于细胞水平的科学研究主要依赖于以下两个方面:基于生物电流检测原理的膜片钳技术。运用微管道与微信号处理技术,实现活体细胞的离子通道检测,已成为生物医学基础研究和药物筛选的重要方法。但是目前市场上此类商业化产品只能实现电压门控离子通道检测,无法实现机械门控离子通道检测。基于细胞活性状态的物理特征检测技术。运用微纳米观测操控技术,探索细胞机械特性(硬度、振动等),用以表征细胞的活性及其健康水平,建立细胞生理状态的特征描述,近年来已成为微纳米与生物学结合发展的重要方向,这对促进生物学研究进展,探索重大疾病的早期诊断方法具有极其重要的意义。目前,市场上生物型原子力显微镜是对进行细胞进行微纳米观测与操控的有效手段,遗憾的是目前此类产品缺乏对细胞离子通道电流的检测能力。本专利技术将结合平面膜片钳技术和机器人化探针操控技术,建立一套细胞生理信息检测系统和检测方法。该系统除了具有平面膜片钳的离子通道检测功能和原子力显微镜的活体细胞高分辨率表征、活体细胞物理量检测、分子力检测等功能外,依靠本方法还可实现细胞超微机械刺激与电生理信号的同步施加和检测、人为干预的机器人化纳米操作及细胞电生理信号检测等功能 ...
【技术保护点】
一种细胞生理信息检测系统,其特征在于包括:平面膜片钳模块与纳米操作机器人模块连接;平面膜片钳模块:用于实现细胞的吸附、封接和破膜、以及离子通道电流检测;纳米操作机器人模块:用于实现对细胞进行纳米观测及纳米操作。
【技术特征摘要】
1.一种细胞生理信息检测系统,其特征在于包括:平面膜片钳模块与纳米操作机器人模块连接;平面膜片钳模块:用于实现细胞的吸附、封接和破膜、以及离子通道电流检测;纳米操作机器人模块:用于实现对细胞进行纳米观测及纳米操作;所述平面膜片钳模块包括平面膜片钳电极(14)、与其连接的膜片钳信号放大器(15)和微压力控制系统(16)、以及与膜片钳信号放大器(15)连接的数据采集卡(11);微压力控制系统(16)与纳米操作机器人模块连接;所述平面膜片钳电极(14)包括两个微电极(20、23)、与平面膜片钳芯片(26)连接的微流控腔体(29)、细胞外液腔体(18);一个微电极(20)一端接入由细胞外液腔体(18)形成的细胞外液腔(22),另一端与膜片钳信号放大器(15)连接,用于检测机械力刺激后产生的离子电流;另一个微电极(23)一端接入微流控腔体(29)内的细胞内液腔(24),另一端与膜片钳信号放大器(15)连接;微流控腔体(29)通过入液微管道(27)和出液微管道(28)与微压力控制系统(16)连接;所述纳米操作机器人模块包括:宏微运动平台控制器(1)与上面固定有XY向纳米扫描器(3)的宏微运动平台(2)连接,纳米操作与观测控制器(4)与XY向纳米扫描器(3)、数据处理与人机交互界面(12)、连接有探针(10)的Z向纳米扫描器(9)连接,数据处理与人机交互界面(12)与数据采集卡(11)、光学显微镜(7)、宏微运动平台控制器(1)、微压力控制系统(16)连接,光电传感器(5)与纳米操作与观测控制器(4)连接,激光器(6)与直角棱镜(8)、光学显微镜(7)固定于XY向纳米扫描器(3)上方;XY向纳米扫描器(3)上面固定有平面膜片钳电极(14);所述纳米操作机器人模块还包括与数据处理与人机交互界面(12)连接的3D力反馈操作器(13)。2.按权利要求1所述的细胞生理信息检测系统,其特征在于:所述细胞外液腔体(18)固定于平面膜片钳芯片(26)上,细胞外液腔体(18)中心带有圆孔,用于放置和吸附细胞。3.按权利要求1所述的一种细胞生理信息检测系统的细胞生理信息检测方法,其特征在于包括以下步骤:1)通过数据处理与人机交互界面(12)控制微压力控制系统(16),使平面膜片钳电极(14)内形成负压,实现细胞(21)在平面膜片钳芯片(26)上的吸附及吉欧封接;2)通过控制宏微运动平台(2)实现细胞(21)和探针(10)的微米级粗定位;3)通过控制Z向纳米扫描器(9)带动探针(10)向细胞接近实现纳米级位移,探针(10)与细胞表面的接触时,探针(10)悬臂梁在细胞表面的作用力下发生偏转,由光电传感器(5)检测激光(19)的偏转信号后,通过纳米操作与观测控制器(4)发送给数据处理与人机交互界面(12);4)数据处理与人机交互界面(12)根据偏转信号得到探针(10)所受到的接触力,利用纳米操作与观测控制器(4)调节Z向纳米扫描器(9)的位移,直到接触力达到设定值为止;5)细胞(...
【专利技术属性】
技术研发人员:刘连庆,于鹏,张常麟,李鹏,李广勇,
申请(专利权)人:中国科学院沈阳自动化研究所,
类型:发明
国别省市:辽宁;21
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