多功能细胞传感器系统及其测量方法技术方案

本公开涉及多功能细胞传感器系统及其测量方法。该系统包括：第一电极、第二电极以及切换部件，所述第一电极包括第一叉指电极组件和第二叉指电极组件，第一叉指电极组件和第二叉指电极组件构成叉指电极；所述切换部件与所述第一叉指电极组件以及第二叉指电极组件连接，或者与所述第二电极以及第一叉指电极组件和第二叉指电极组件其中之一连接。通过切换部件实现电极间连接的切换，使得所述功能细胞传感器系统可以既用于细胞阻抗值的测量，又可以用于细胞跨膜电阻值的测量，对于细胞的粘附、迁徙和连接，可进行实时、定量、无损、快速、方便的检测。

Multifunctional Cell Sensor System and Its Measurement Method

【技术实现步骤摘要】
多功能细胞传感器系统及其测量方法
本公开涉及生物医疗
，尤其涉及一种多功能细胞传感器系统及其测量方法。
技术介绍
细胞传感器是生物传感器的一种，它可以直接通过活细胞检测生化作用，并通过换能器转换为电信号。具体来说，细胞传感器采用固定化的活细胞作为敏感元件，与物理或化学换能器相结合。细胞阻抗传感器系统是一种细胞行为学动态研究的技术平台，能够实时、定量、无损伤、非介入地研究生长细胞形态、位置、数目等变化。它有三大特点：无损伤的细胞动态研究平台不用染色、标记实时定量地进行测量、实时获取数据实验结果以具有高度可重复性。基于叉指电极的细胞阻抗测量系统也是一种细胞传感器，可以无损检测，更重要的是可以实时检测细胞的粘附、生长、迁徙等变化。特别是构成血脑屏障的脑微血管内皮细胞的相关紧密连接对其选择性通过具有重要作用。用于制备叉指电极的传统技术是磁控溅射、电子束蒸发镀膜等技术，然后经光刻和腐蚀等步骤，需要专用的设备和复杂、昂贵的工艺，且周期较长。另外，现有细胞测量是基于Transwell小室进行的，而Transwell小室针对细胞粘附以及跨膜电阻的测量非常不方便，观察细胞的粘附多靠经验数据，或者是取下来进行扫描电镜观察，这是一种破坏性的观测手段，不能做到实时监测。
技术实现思路
有鉴于此，本公开提出了一种叉指电极制备方法、多功能细胞传感器系统及其测量方法。根据本公开的一方面，提供了一种多功能细胞传感器系统，包括：第一电极、第二电极以及切换部件，所述第一电极包括第一叉指电极组件和第二叉指电极组件，第一叉指电极组件和第二叉指电极组件构成叉指电极；所述切换部件与所述第一叉指电极组件以及第二叉指电极组件连接，或者与所述第二电极以及第一叉指电极组件和第二叉指电极组件其中之一连接。在一种可能的实现方式中，当所述切换部件与所述第一叉指电极组件以及第二叉指电极组件连接时，所述多功能细胞传感器系统用于测量细胞的阻抗值；当所述切换部件与所述第二电极以及第一叉指电极组件和第二叉指电极组件其中之一连接时，所述多功能细胞传感器系统用于测量细胞的跨膜电阻值。在一种可能的实现方式中，所述系统还包括：数据采集装置和信号处理装置；所述数据采集装置分别与所述信号处理装置和所述切换部件的输入控制端连接；所述信号处理装置通过所述切换部件的输出端连接至所述第一电极和/或第二电极。在一种可能的实现方式中，所述数据采集装置向所述切换部件的输入控制端提供切换控制指令；所述切换部件根据所述切换控制指令进行切换，以连通所述信号处理装置和所述第一叉指电极组件以及第二叉指电极组件，或者连通所述信号处理装置和所述第二电极、以及第一叉指电极组件和第二叉指电极组件其中之一；所述信号处理装置将所得到的测量数据发送给数据采集装置。在一种可能的实现方式中，所述第一电极和第二电极为多个，其中，一个第一电极和一个第二电极组合为一个电极对。在一种可能的实现方式中，所述切换部件为多个，所述信号处理装置包括多个通道；每个通道通过一个切换部件的输出端连接至所述一个电极对中的第一电极和/或第二电极。在一种可能的实现方式中，所述系统还包括Transwell小室，每个所述电极对设置在一个Transwell小室中。在一种可能的实现方式中，还包括终端设备，所述终端设备与所述数据采集装置连接，所述终端设备通过所述数据采集装置向所述切换部件提供切换控制指令，并从所述数据采集装置接收测量数据。在一种可能的实现方式中，所述叉指电极是利用高压静电纺丝直写技术将碳纳米管微丝按照叉指电极图案打印成型的。根据本公开的另一方面，提供了一种基于上述多功能细胞传感器系统的测量方法，包括：控制所述切换部件与所述第一叉指电极组件以及第二叉指电极组件连接，以测量细胞的阻抗值；或者控制所述切换部件与所述第二电极以及第一叉指电极组件和第二叉指电极组件其中之一连接，以测量细胞的跨膜电阻值。在一种可能的实现方式中，所述方法还包括：终端设备通过数据采集装置向所述切换部件提供切换控制指令，所述切换控制指令用于控制所述切换部件与所述第一叉指电极组件以及第二叉指电极组件连接，或者控制所述切换部件与所述第二电极以及第一叉指电极组件和第二叉指电极组件其中之一连接；信号处理装置对所接收的电信号进行处理得到测量数据，并将所述测量数据发送给数据采集装置；数据采集装置将所接收的测量数据发送至所述终端设备；所述终端设备根据所述测量数据显示所述细胞的阻抗值或所述细胞的跨膜电阻值。通过切换部件实现电极间连接的切换，使得所述功能细胞传感器系统可以既用于细胞阻抗值的测量，又可以用于细胞跨膜电阻值的测量，对于细胞的粘附、迁徙和连接，可进行实时、定量、无损、快速、方便的检测。根据下面参考附图对示例性实施例的详细说明，本公开的其它特征及方面将变得清楚。附图说明包含在说明书中并且构成说明书的一部分的附图与说明书一起示出了本公开的示例性实施例、特征和方面，并且用于解释本公开的原理。图1示出根据本公开一实施例的多功能细胞传感器系统的结构框图。图2示出根据本公开一实施例的叉指电极的结构示意图。图3a示出根据本公开一实施例的多功能细胞传感器系统实际应用的示意图。图3b示出根据本公开一实施例的切换部件与电极对连接结构示意图。图4示出根据本公开一实施例的细胞阻抗测量原理图。图5示出根据本公开一实施例的多功能细胞传感器系统的结构示意图。图6示出根据本公开一实施例的多功能细胞传感器系统的结构示意图。图7示出根据本公开一实施例的基于所述多功能细胞传感器系统的测量方法的流程图。具体实施方式以下将参考附图详细说明本公开的各种示例性实施例、特征和方面。附图中相同的附图标记表示功能相同或相似的元件。尽管在附图中示出了实施例的各种方面，但是除非特别指出，不必按比例绘制附图。在这里专用的词“示例性”意为“用作例子、实施例或说明性”。这里作为“示例性”所说明的任何实施例不必解释为优于或好于其它实施例。另外，为了更好的说明本公开，在下文的具体实施方式中给出了众多的具体细节。本领域技术人员应当理解，没有某些具体细节，本公开同样可以实施。在一些实例中，对于本领域技术人员熟知的方法、手段、元件和电路未作详细描述，以便于凸显本公开的主旨。图1示出根据本公开一实施例的多功能细胞传感器系统的结构框图。该系统可用于模拟血脑屏障模型、血管渗透、肿瘤扩散和迁徙等实验的检测。如图1所示，所述多功能细胞传感器系统可以包括：第一电极105、第二电极106以及切换部件104，所述第一电极105可以包括第一叉指电极组件1051和第二叉指电极组件1052，第一叉指电极组件1051和第二叉指电极组件1052可以构成叉指电极，所述叉指电极可以是如指状或梳状等的面内有周期性图案的电极，如图2所示。举例来说，第一叉指电极组件1051和第二叉指电极组件1052可以是叉指电极内部彼此不连接的两部分。其中，所述叉指电极可以打印在基板上，所述基板可以为玻璃基板或柔性基板，本公开对此不作限定。在一个示例中，如图3a所示，Transwell(细胞迁移侵袭实验技术)小室是一种有上下两个小室，中间有多孔滤膜隔开的实验器材。所述叉指电极105可以打印在所述多孔滤膜之上。其中，所述Transwell小室可以包括叉指电极105、第二电极106、顶盖板109本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种多功能细胞传感器系统，其特征在于，包括：第一电极、第二电极以及切换部件，所述第一电极包括第一叉指电极组件和第二叉指电极组件，第一叉指电极组件和第二叉指电极组件构成叉指电极；所述切换部件与所述第一叉指电极组件以及第二叉指电极组件连接，或者与所述第二电极以及第一叉指电极组件和第二叉指电极组件其中之一连接。

【技术特征摘要】
1.一种多功能细胞传感器系统，其特征在于，包括：第一电极、第二电极以及切换部件，所述第一电极包括第一叉指电极组件和第二叉指电极组件，第一叉指电极组件和第二叉指电极组件构成叉指电极；所述切换部件与所述第一叉指电极组件以及第二叉指电极组件连接，或者与所述第二电极以及第一叉指电极组件和第二叉指电极组件其中之一连接。2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，当所述切换部件与所述第一叉指电极组件以及第二叉指电极组件连接时，所述多功能细胞传感器系统用于测量细胞的阻抗值；当所述切换部件与所述第二电极以及第一叉指电极组件和第二叉指电极组件其中之一连接时，所述多功能细胞传感器系统用于测量细胞的跨膜电阻值。3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，还包括：数据采集装置和信号处理装置；所述数据采集装置分别与所述信号处理装置和所述切换部件的输入控制端连接；所述信号处理装置通过所述切换部件的输出端连接至所述第一电极和/或第二电极。4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述数据采集装置向所述切换部件的输入控制端提供切换控制指令；所述切换部件根据所述切换控制指令进行切换，以连通所述信号处理装置和所述第一叉指电极组件以及第二叉指电极组件，或者连通所述信号处理装置和所述第二电极、以及第一叉指电极组件和第二叉指电极组件其中之一；所述信号处理装置将所得到的测量数据发送给数据采集装置。5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述第一电极和第二电极为多个，其中，一个第一电极和一个第二电极组合为一个电极对。6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述切换部件为多个，...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘利彪，邓坤学，袁玉宇，
申请(专利权)人：广州迈普再生医学科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44