苦味受体最初在味觉系统中被鉴定，近年发现其也表达于心血管系统等非味觉组织，并参与多种生理过程。为研究苦味受体的电生理作用及潜在治疗意义，作者开发了一种高灵敏、多功能的平面电穿孔细胞生物传感器（PECB），用于高通量评估苦味物质对心肌细胞的影响。PECB 能够高通量、稳定且可重复地检测细胞内动作电位（IAPs）。与基于胞外动作电位（E...
微电极阵列等生物传感器可记录体外神经元活动，为研究神经活性物质提供强大平台。本研究提出一种机器学习工作流，利用图论复杂网络指标分析药物诱导的神经元生物传感器数据变化。以暴露于GABAA受体拮抗剂别库铵（bicuculline, BIC）的皮层神经元微电极阵列记录为对象，BIC已知可诱导过度同步。该工作流将网络特征与同步性结合，并优化...
目的：1型糖尿病闭环治疗依赖连续血糖监测，但仅血糖读数不足以真正恢复营养稳态，胰岛素分泌的其他生理调节因子具有重要作用。作者此前开发了胰腺胰岛电生理生物传感器，通过电学测量整合这些调节因子。本研究旨在评估该生物传感器在血糖控制回路中的性能，作为计算机仿真概念验证。方法：基于生物传感器实验数据识别两个胰岛算法模型；首先验证电测量可作为...
电子舌（ET）已广泛用于食品、饮料和制药领域，但灵敏度和特异性有限。生物电子舌（BioET）通过整合生物材料与多种换能器，弥补人工电子舌与生物味觉之间的差距。本文首次利用Sprague-Dawley（SD）大鼠原代心肌细胞作为初级味觉传感元件，微电极阵列（MEA）作为次级换能器，构建了一种用于苦味和鲜味检测的仿生体外细胞基BioET...
生物嗅觉与味觉系统能够以高灵敏度和特异性识别数千种气味和味觉物质，特异性受体蛋白在其中发挥关键作用。本研究采用内源表达人苦味受体 T2R16 的人神经母细胞瘤 SH-SY5Y 细胞系，并将线虫嗅觉受体 ODR-10 转染至 SH-SY5Y 细胞质膜。T2R16 可特异性识别 β-葡萄糖苷类苦味化合物，通过激活 G 蛋白偶联受体（GP...
嗅觉系统是天然生物传感器，外周嗅觉感觉神经元（OSNs）响应外界气味刺激，并将信号传至嗅球（OB）进行整合与处理。表达约1000种气味受体的OSNs轴突被精确组织到OB的约1800个球状体，再向中枢传递嗅觉信息。该过程具有高灵敏度、高特异性和快速响应特点，可用于爆炸物检测。仿生嗅觉生物传感器利用嗅觉系统生物组分作为传感元件，具有商业...
哺乳动物酸味感知对基本味觉模态和避免有毒物质具有重要意义。本文报道一种仿生生物电子舌，将微电极阵列（MEA）与味觉受体细胞整合，用于酸检测并作为酸刺激 On/Off 响应的开关。由于外周味觉受体细胞的酸敏感机制和编码方式长期存在争议，作者首先基于不同酸敏感受体表达和不同酸刺激下的电生理膜片钳记录，构建了全细胞酸敏感味觉受体细胞的 H...
生物电子鼻是将嗅觉受体、细胞或组织与物理化学传感器结合，用于气味分子定性和定量检测的人工嗅觉装置，在医学、环境、食品和军事等领域具有应用潜力。然而，器件本征噪声、随机噪声、生化散粒噪声及生物-电子耦合噪声常淹没微弱响应，降低信噪比和检测灵敏度。本文设计了一种纳米颗粒装备的嗅细胞生物传感器，将微电极阵列（MEA）与大鼠嗅上皮结合，以记...
本文报道了一种基于细胞的生物电子葡萄糖传感器，利用胰岛β细胞对葡萄糖及生理激素变化的多参数感知能力，为糖尿病管理提供新途径。该传感器通过微电极阵列(MEA)记录多个细胞产生的场电位，从而快速、高通量地评估细胞对不同因素的响应。由于信号质量和整体性能高度依赖细胞与电极的紧密接触，作者提出一种非侵入式方法，利用细胞自身电性质，通过电泳将...
石房蛤毒素（STX）和短裸甲藻毒素（PbTX-2）由海洋甲藻产生，是靶向电压依赖性钠通道（VDSC）α亚基不同位点的高毒性海洋毒素。本研究设计了一种便携式心肌细胞基电位生物传感器，用于快速检测STX和PbTX-2。该传感器由心肌细胞和微电极阵列（MEA）构成，并配备无标记、实时、无线8通道记录系统，可动态监测心肌细胞网络的多部位电活...
5-羟色胺（5-HT）是哺乳动物调节情绪及相关行为的重要神经递质。为在神经元网络研究中检测和监测 5-HT，需要有效便捷的方法。本研究采用内源表达 5-HT 受体的原代海马神经元网络（HNNs）作为传感元件，构建体外神经元网络生物传感器，并在单神经元与网络水平分析其电生理特性。通过提取多通道细胞外电位信号的发放率和振幅，确定传感器响...
为大规模筛查潜在环境神经毒素，微电极阵列（MEA）神经元生物传感器具有重要价值。鸡前脑神经元（FBNs）来源丰富、成本低且易分离，但传统体外培养寿命通常不超过14天，且自发尖峰活动（SSA）难以建立和检测。本研究将不同胚胎日龄的鸡前脑神经元以3000 cells/mm2高密度接种于60电极MEA芯片，采用含2% B27、10% FB...
鲜味是与甜、苦、酸、咸并列的基本味觉之一，常由氨基酸及其钠盐等小分子引发，可改善食品风味。本研究以完整味觉上皮作为生物传感元件，将其固定于60通道微电极阵列(MEA)表面，通过细胞外电生理记录评价鲜味刺激。实验采用磷酸盐缓冲液(PBS)维持组织活性，在37℃下分别给予L-谷氨酸(L-Glu)、L-天冬氨酸(L-Asp)、L-谷氨酸钠...
肌成纤维细胞融合为功能独立的肌管，并进一步与神经系统整合，是基础科学、骨骼肌组织工程和细胞基生物传感器开发中的关键问题。作者此前已证明微电极阵列（MEA）可记录肌管细胞外动作电位，并能在细胞广泛物理接触的无序培养中识别多条电生理独立的肌管。本文研究微米级拓扑沟槽引导肌成纤维细胞排列与融合的能力，并据此制备了基底嵌入型微电极阵列（su...
味觉因其潜在应用受到关注。本研究将生物组织与微芯片结合，建立用于盐味检测的新型生物电子舌系统。实验前，作者建立了盐味受体细胞动作电位计算模型，模拟不同浓度氯化钠（NaCl）溶液对天然盐刺激的响应。随后在玻璃基底上制备了36通道微电极阵列（MEA，电极直径约30 μm），并将大鼠味觉上皮剥离后固定于MEA表面。在NaCl刺激下，通过多...
生物混合系统为整合活体生物活性单元与合适生物传感系统提供了机会，以利用生物活性单元的独特性质。生物嗅觉系统能够感知和识别数千种痕量气味。本研究旨在将嗅觉上皮与微电极阵列（MEA）结合，建立嗅觉上皮-MEA混合系统，以记录组织的气味诱导电生理活动。实验中，在乙醚、乙酸、丁二酮和丙酮分别存在下，测量完整上皮中嗅觉受体神经元的胞外电位。对...
本文报道了一种用于实时监测细胞对化学或生物试剂响应的芯片式细胞阻抗生物传感器。细胞阻抗变化可为生物医学和环境应用提供有用信息，而基于单细胞的分析平台有望获得更灵敏的细胞阻抗测量，尤其适用于预期阻抗变化微小的场景。作者开发了具有两类电极的芯片细胞阻抗传感器，分别承载单个细胞和细胞群，以评估其检测细胞响应的效能。人胶质母细胞瘤U87MG...
本文报道了一种基于全细胞的生物传感器，用于快速实时检测纳米材料对人类和环境的安全性。传统体外纳米颗粒细胞毒性研究通常只给出培养终点的毒性结果，忽略了纳米颗粒在目标时间范围内持续发生的细胞毒性效应。为此，作者设计了一种可同时进行多种细胞毒性检测的阵列式生物传感器，以满足对毒性进行实时、一致评估的需求。该传感器通过阻抗法监测人肺成纤维细...
对于基于细胞的生物传感器应用，解离神经元通常培养在平面微电极阵列（MEA）上，以测量网络电活动。为缩短数据采集时间并提高统计分析效力，需要多微孔型平台。本研究提出一种新方法，将传统MEA转换为多微孔MEA，并在其上构建微米级神经元培养阵列，即神经元微电路阵列。首先，在MEA表面涂覆细胞粘附层聚-D-赖氨酸（PDL），随后用细胞排斥层...
多单元记录培养在微电极阵列(MEA)上的神经元网络，是理解网络电生理特性并开发细胞基生物传感器的重要方法。然而原代培养中网络形成随机，细胞与电极位置匹配不足，导致仅少数细胞可被成功记录。提高MEA上细胞数量虽可增加记录，但会增大网络复杂性。本研究采用受限几何设计，通过控制MEA表面粘附性质提高电极处神经元比例。利用微接触印刷在MEA...