[發明專利]一種基于氧化/還原探針的細胞生長以及形態變化檢測裝置及檢測方法

無效

• 申請號: 200710068514.0
• 申請日: 2007-05-11
• 公開（公告）號: CN101059477A
• 公開（公告）日: 2007-10-24
• 發明（設計）人: 吳堅
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: G01N27/416
• 分類號: G01N27/416;C12Q1/02
• 代理公司: 浙江杭州金通專利事務所有限公司
• 代理人: 劉曉春

技術領域

本發明涉及一種基于氧化/還原探針的細胞生長以及形態變化檢測裝置與方法。本發明的主要應用領域包括生化、環保以及食品安全等。?

背景技術

細胞的生長以及形態變化是一項在很多領域都有十分重要意義的參數，例如，在發酵過程中，溶液中細胞的數目是發酵過程的一個重要指標。在現代新藥開發中，往往通過各種不同化合物對細胞的生長，形態以及性能，如細胞和容器壁的粘附性等參數的影響來實現藥物篩選。在環境檢測中，河水、湖水等水溶液對細胞生長的影響也是一種環境監測的常用方法。?

目前，對細胞生長以及形態變化的主要檢測方法還是光學法。它向溶液先發射一束光，由于一般細胞對光線的通過由阻擋和反射作用，所以通過對透射和反射光的測量可以測出溶液中細胞生長以及形態變化的情況，但是光學法在一些有色溶液中使用不是很方便。人們也提出了采用電阻抗頻譜的原理來對細胞生長以及形態的變化進行測量，其原理是基于細胞壁在低頻交流信號段呈現高阻抗而在高頻交流信號段呈現低阻抗的原理來進行檢測，通過對比測量含有細胞的溶液在不同的信號頻段的阻抗來推知溶液中細胞的濃度，該方法一般對細胞濃度較高的情況適用。?

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種提高靈敏度的基于氧化/還原探針的?細胞生長以及形態變化檢測裝置。為此，本發明采用以下技術方案：它包括參比電極、產生電極、收集電極以及對電極，所述產生電極和收集電極之間的距離小于等于100微米，它還設有檢測收集電極上的電極動力學參數的雙電極恒電流電位儀。?

當兩個電極的間隔很小時，在小于等于100微米時，由于離子在溶液中的擴散運動，在一個電極上產生的離子可以很快到達另一個電極從而另一個電極的電化學反應。而細胞是一種生物電介質，當電極裝置浸入到水中時，一些細胞會在電極表面吸附沉積，這些吸附沉積的細胞就會阻擋溶液中的離子運動到達電極表面發生電化學反應。采用本發明的技術方案，細胞的這種阻擋效應更為顯著，以[Fe(CN)₆]^3-/4-為例，當細胞吸附在電極表面是，[Fe(CN)₆]^4-離子必須首先克服產生電極表面細胞的阻擋作用，使得它的二價鐵離子在產生電極上被氧化，然后生成的[Fe(CN)₆]^3-離子通過擴散到達收集電極上，再克服收集電極表面細胞的阻擋作用，被還原成[Fe(CN)₆]^4-。然后生成的[Fe(CN)₆]^4-離子再通過擴散到達產生電極，這樣循環往復，一直進行下去。在產生電極和收集電極上的電化學反應都會受到細胞吸附作用的影響。同時，這種影響又隨著吸附細胞數目的多少，形態的不同而變化。所以通過對比收集電極上的電化學反應參數的變化，可以更靈敏的測出溶液中細胞生長和形態的變化。在本發明的技術方案中，產生電極和收集電極之間的距離越小，其檢測靈敏度越高，只要保證產生電極和收集電極之間不接觸即可。考慮工藝難度并綜合考慮靈敏度，產生電極和收集電極之間的距離在大于等于80納米至小于等于100微米之間，是比較經濟并且保證測量結果高精度的選擇。?

本發明另一個所要解決的技術問題是提供一種高靈敏度的基于氧化/還原探針的細胞生長以及形態變化檢測裝置的細胞生長檢測方法。為此，本發明采用以下技術方案：間隔一定時間分別進行以下操作：以參比電極為電位參考點，在產生電極上施加一氧化電壓，收集電極上施加一還原電壓，然后測量流經收集電?極上的電流；在上述操作結束后對比收集電極上的電流得到測量結果；?

或間隔一定時間分別進行以下操作：以參比電極為電位參考點，在產生電極上施加一還原電壓，收集電極上施加一氧化電壓，然后測量流經收集電極上的電流；在上述操作結束后對比收集電極上的電流得到測量結果。?

上述檢測方法還可以采用以下技術方案：間隔一定時間分別進行以下操作：以參比電極為電位參考點，在產生電極上施加一氧化電壓，收集電極上施加一還原電壓，然后再疊加一幅度較小的交流電壓，然后測量收集電極上的電化學反應阻抗；在上述操作結束后對比收集電極上的電化學反應阻抗得到測量結果；?

或間隔一定時間分別進行以下操作：以參比電極為電位參考點，在產生電極上施加一還原電壓，收集電極上施加一氧化電壓，然后再疊加一幅度較小的交流電壓，然后測量收集電極上的電化學反應阻抗；在上述操作結束后對比收集電極上的電化學反應阻抗得到測量結果。?