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原文传递通过光镊操控结合微电极传感实现单细胞形变过程中信号分子释放的实时监测方法

专利名称：	通过光镊操控结合微电极传感实现单细胞形变过程中信号分子释放的实时监测方法
摘要：	本发明涉及一种通过光镊操控结合微电极传感实现单细胞形变过程中信号分子释放的实时监测方法，包括如下步骤：得到只能容纳一个细胞大小的电活性区域的ITO薄膜微电极；制备可特异性响应信号分子浓度变化的工作电极；以工作电极作为底部，构建有三电极体系的电化学室；用生物分子修饰微球载体，并将其置于电化学室中；通过双光阱光镊分别捕获两个微球载体并与细胞接触，在工作电极区域拉伸或挤压细胞发生形变，测定细胞形变过程中的力谱信息以及形变量；使用电化学工作站实时监测细胞形变过程中释放的信号分子浓度变化。本方法可用于研究机械力刺激下单细胞释放化学信息的变化与细胞力学信息的关系。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	湖北;42
申请人：	武汉大学
发明人：	唐宏武;李煜垚;刘浏;徐大地;李江涛
专利状态：	有效
申请日期：	2023-07-10T00:00:00+0800
发布日期：	2023-11-03T00:00:00+0800
申请号：	CN202310844596.2
公开号：	CN116990359A
代理机构：	武汉科皓知识产权代理事务所(特殊普通合伙)
代理人：	石超群
分类号：	G01N27/26;G01N27/30;G01N27/327;G;G01;G01N;G01N27;G01N27/26;G01N27/30;G01N27/327
申请人地址：	430072 湖北省武汉市武昌区八一路299号
主权项：	1.一种通过光镊操控结合微电极传感实现单细胞形变过程中信号分子释放的实时监测方法，其特征在于，包括如下步骤： (1)制备只能容纳一个细胞大小的电活性区域的ITO薄膜微电极； (2)对暴露电化学活性区域的ITO薄膜微电极按信号分子的特性，使用化学修饰法制备可特异性响应信号分子浓度变化的工作电极； (3)以工作电极作为底部，构建有三电极体系的电化学室，用于容纳细胞及细胞培养液； (4)用生物分子修饰微球载体，并将其置于电化学室中； (5)通过双光阱光镊分别捕获两个微球载体并与细胞接触，在工作电极区域拉伸或挤压细胞发生形变，测定细胞形变过程中的力谱信息以及形变量； (6)使用电化学工作站实时监测细胞形变过程中释放的信号分子浓度变化。 2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述步骤(1)中，通过磁控溅射ITO薄膜，再使用负光刻胶进行光刻，得到只能容纳一个细胞大小的电活性区域的ITO薄膜微电极，负光刻胶为SU-8 2000.5、NRD6015、HD 4100中的至少一种，使用光刻技术反复光刻、多次钝化非电活性部位的ITO薄膜电极，得到只能容纳一个细胞大小的电活性区域的ITO薄膜微电极。 3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述步骤(2)中，ITO薄膜微电极上可以根据要特异性检测的信号分子以不可逆吸附、共价连接或自组装技术化学修饰不同的电极材料；优选地，所述信号分子为作用于细胞自身或附近靶细胞的可以使用电化学法检测的分子；优选地，所述信号分子为包括气体信号小分子、旁分泌或自分泌因子和神经递质中的至少一种。 4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于：所述电极材料包括纳米材料、膜材料、电活性聚合物、金属卟啉类分子、酶中的至少一种。 5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于：具体的包括以贵金属纳米颗粒修饰ITO电极来响应具有氧化还原特性的小分子、以谷氨酸氧化酶修饰ITO电极来响应不具备电化学活性的神经递质中的至少一种。 6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述步骤(3)中，以工作电极作为底部，以顶部打有孔洞的PDMS薄膜作为容纳细胞培养液的腔室，通过孔洞插入对电极和参比电极，构成具有三电极体系的电化学室。 7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述步骤(4)中，微球载体为聚苯乙烯微球或二氧化硅微球，生物分子包括刀豆蛋白、转铁蛋白-生物素、整合素、叶酸中的至少一种。 8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述步骤(5)中，所述细胞为贴壁状态、半贴壁状态、悬浮状态中的至少一种。 9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述步骤(5)中，所述细胞形变量为初始状态和挤压或拉伸细胞后的膜形变量；所述力谱信息为双光阱光镊捕获的两个微球受到细胞膜张力作用而偏离光阱中心的相对位置来换算的力学信息。 10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述步骤(6)中，使电化学工作站按照工作电极特异性检测信号分子的要求施加工作电压，以此根据电流的实时变化来监测信号分子浓度的变化情况。
所属类别：	发明专利