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一周甜味传感器系统设计与实验研究

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细胞传感器是以生物活体细胞作为传感器的分子敏感识别元件,用来检测物质与细胞作用后引起的生理生化参数变化的实验系统能够定性定量测试分析未知物质的信息,即确定某类味质的存在与否以及浓度大小细胞传感器因能实时连续快速检测和分析细胞在外界刺激下的生理性能,己经在药物筛选神经生物学环境监控等领域得到广泛应用
本研究基于细胞传感器的无损实时快速检测优势和本实验室多年
来在化学仿生电子舌的研究基础上,构建了一套更具有仿生意义的甜味觉细胞传感器实验系统将表达有与味蕾细胞相同甜味受体及甜味信号传导相关因子的NC卜H716细胞培养于丝网印刷电极表面,通过细胞阻抗谱法检测细胞群对味质刺激的信号响应,利用双稳态随机共振进行信号处理,最后实现了对单一甜味物质(蔗糖)的区分天然/人工甜味剂的评估以及对混合味质中的甜味检测研究结果如下:
(1)构建了甜味细胞传感器实验系统
在阻抗谱细胞传感器的原理和相关模型研究的基础上,构建了一套基
于细胞阻抗谱的甜味细胞传感器实验系统包括电极的选择阻抗谱检测
系统恒温自动灌流系统和环境控制系统的构建最后对整个系统的性能
进行评估,结果表明系统具有较好的稳定性和重复性
(2)建立了丝网印刷电极表面细胞培养方法
通过SABC免疫组化和蛋白质印迹证明了NCI一H716细胞表达甜味受
体蛋白及味觉信号传导相关因子以此基础,建立了NCI一H716细胞的丝
网印刷电极表面培养方法用PLOL处理电极表面以增强细胞在电极表面
的勃附性,通过阻抗谱法确定了细胞的最佳接种浓度,最后通过SEM和
胎盘蓝染色对电极表面细胞分布和细胞活性进行了检测
(3)优化了甜味细胞传感器实验系统
实验系统的优化,主要包括数据处理方法的优化和最适扰动频率的筛
选通过对四种基本味质的实验数据进行归一化主成份分析和随机共振数据处理比较,结果表明,随机共振是甜味细胞传感器实验系统的最适数据处理方法通过对细胞传感器实验系统的信号激发频率筛选,结果表明
最优频率频率为IKHz
(4)味觉细胞传感器的初步应用
研究了甜味细胞传感器的初步应用,包括不同浓度的蔗糖溶液区分
天然/人工甜味剂的评估和混合味质的甜味检测结果表明,甜味细胞传
感器对甜味物质具有特异性响应实现对不同浓度的同种甜味剂实现较好
区分,且得到的浓度与强度的关系和感官品评结果基本相符;对等甜度的
天然/人工甜味剂具有不同的响应信号,有利于揭示甜味感觉动力学;能
够对低浓度背景溶液混合味质的甜味进行检出
关键词:感官科学;味觉;细胞阻抗谱;细胞传感器;随机共振;丝网印
刷电极;NCI一H716

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