结合基因工程技术的嗅觉及味觉传感技术的研究

发布时间：2021-09-03 16:09

　　动物的嗅觉系统是一个及其巧妙的化学感受器,它通过嗅上皮与气味分子的结合,将外界的气味刺激通过嗅球传递到大脑嗅觉皮层,这种响应和传递过程具有较高的灵敏度和特异性。对于在体气味分子的检测目前主要是膜片钳技术和光学成像技术。膜片钳技术对操作技术要求较高,而且对记录大量神经元群体信号有一定的局限性,光学成像技术精确度相对较低,而且背景噪音较大。本实验室首次提出了在体嗅觉生物电子鼻系统,主要是基于大鼠自身的嗅觉系统对气味分子的分析与识别功能,使用多通道电极可以同时记录到多个嗅觉系统相关神经元对气味分子的响应信号,通过多种算法实现对神经信号的解码与识别。离体仿生嗅觉与味觉传感器主要是由作为敏感元件的生物活性材料以及作为二级换能器的物理化学探测器组成,第一部分主要以嗅觉/味觉感受细胞,组织以及细胞膜上具有特异性识别功能的受体蛋白为主,主要特异性的识别目标分子,第二部分是作为二级换能器的物理化学探测器,能把目标检测物与敏感元件产生的响应转换为易于处理和分析的物理化学信号。因此此种类型的传感器就具有了生物自身感觉系统所具备的灵敏度高、检测限低、选择性好等优点。本课题的主要目标就是利用基因工程技术来提高仿... 

【文章来源】：浙江大学浙江省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：136 页

【学位级别】：博士

【部分图文】：

图１．１基于分子蛋白水平的生物电子鼻传感器设计示意图（Ｏｈ?ｅｔ?ａｌ．?２０１１）??目前，离体仿生嗅觉传感技术（图１．１）中的敏感材料主要有分子蛋白和细??

导致晶体共振频率降低，通过监测共振频率的变化，可以定量地得到所吸附的特??定气体的质量或浓度。石英晶体微天平也可包被蛋白质在表面用于气味分子的检??测。研宄者从牛蛙嗅觉系统内提取出了嗅觉受体蛋白（图１．３）?（Ｗｕｌ９９９），将其??固定在石英晶体表面，对照组包被磷脂酰胆碱（ｐｈｏｓｐｈａｔｉｄｙｌｃｈｏｌｉｎｅ）、磷脂酰肌??醇（ｐｈｏｓｐｈａｔｉｄｙｌｉｎｏｓｉｔａｌ）和牛血清（ｂｏｖｉｎｅｓｅｒｕｍ），结果证明只有包被嗅觉受体??蛋白的石英晶体才会在气体刺激时发生频率变化，实验表明其对己酸的频率变化??最大，响应最强。２００６年，Ｐａｒｋ团队将线虫（Ｃｆｌｅｎｏｒ／ｚａＭ／ｔｏｅ／ｅｇａ／ｗ）受体ＯＤＲ－??１０表达在大肠杆菌（Ｅｙｃ／ｚｅｈｃ／ｊ／ａ?〇＞／／）上（Ｓｕｎｇ?ｅｔ?ａｌ．?２００６ｂ），然后将大肠杆菌上??含有嗅觉受体的细胞膜提取出来固定在石英晶体表面，ＯＤＲ－１０的天然配体是丁??二酮（ｄｉａｃｅｔｙｌ），用于实验对照组的是其他与丁二酮含有相似结构官能团的气味??分子

导致晶体共振频率降低，通过监测共振频率的变化，可以定量地得到所吸附的特??定气体的质量或浓度。石英晶体微天平也可包被蛋白质在表面用于气味分子的检??测。研宄者从牛蛙嗅觉系统内提取出了嗅觉受体蛋白（图１．３）?（Ｗｕｌ９９９），将其??固定在石英晶体表面，对照组包被磷脂酰胆碱（ｐｈｏｓｐｈａｔｉｄｙｌｃｈｏｌｉｎｅ）、磷脂酰肌??醇（ｐｈｏｓｐｈａｔｉｄｙｌｉｎｏｓｉｔａｌ）和牛血清（ｂｏｖｉｎｅｓｅｒｕｍ），结果证明只有包被嗅觉受体??蛋白的石英晶体才会在气体刺激时发生频率变化，实验表明其对己酸的频率变化??最大，响应最强。２００６年，Ｐａｒｋ团队将线虫（Ｃｆｌｅｎｏｒ／ｚａＭ／ｔｏｅ／ｅｇａ／ｗ）受体ＯＤＲ－??１０表达在大肠杆菌（Ｅｙｃ／ｚｅｈｃ／ｊ／ａ?〇＞／／）上（Ｓｕｎｇ?ｅｔ?ａｌ．?２００６ｂ），然后将大肠杆菌上??含有嗅觉受体的细胞膜提取出来固定在石英晶体表面，ＯＤＲ－１０的天然配体是丁??二酮（ｄｉａｃｅｔｙｌ），用于实验对照组的是其他与丁二酮含有相似结构官能团的气味??分子

【参考文献】：
期刊论文
[1]仿生嗅觉和味觉传感技术的研究进展[J]. 王平,庄柳静,秦臻,张斌,高克强.  中国科学院院刊. 2017(12)
[2]结合光遗传神经调控技术的仿生嗅觉传感系统的研究进展[J]. 高克强,庄柳静,秦臻,张斌,王平.  科学通报. 2017(31)
[3]基于Wi-Fi技术的穿戴式动物嗅觉机器人[J]. 曹端喜,庄柳静,苏凯麒,周洁,胡宁,王平.  传感技术学报. 2015(03)
[4]利用动物嗅觉诊断癌症技术的研究进展[J]. 庄柳静,周俊,董琪,邹莹畅,胡燕婕,应可净,王平.  科学通报. 2013(15)
[5]嗅球对嗅觉信息的处理[J]. 谭洁,罗敏敏.  生物物理学报. 2010(03)

博士论文
[1]细胞网络和组织传感器及其在嗅觉时空信号分析中的应用研究[D]. 陈庆梅.浙江大学 2011



本文编号：3381431