功能化类金刚石微电极阵列诱导神经细胞可控生长及检测细胞释放物质的研究

基本信息
批准号:51272237
项目类别:面上项目
资助金额:80.00
负责人:刘爱萍
学科分类:
依托单位:浙江理工大学
批准年份:2012
结题年份:2016
起止时间:2013-01-01 - 2016-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:赵廷玉,张艺,王顺利,沈红丹,赵晶云,任青华,许涛,袁明
关键词:
可控生长微电极阵列神经细胞生物传感器类金刚石
结项摘要

The cellular metabolism and information transfer play an important role for the biochemical processes of organism. The selection of substrate materials for the Lab-on-a-chip or biosensors affects the physiological processes, excitation release and information record of living beings on the substrate. Therefore, the effective control for the material-cell interaction is the focal point of research in the fields of material science and life science. The controlled growth of neuronal cells induced by functionalized diamond-like carbon microelectrode arrays and cellular release substances detection using the electrode arrays are brought forward in this project and carried out by constructing a diamond-like carbon microelectrode array via a micromachining process and further functionalizing with chemical molecules and biological proteins to provide active spots for cell adhesion. The object is to achieve a novel electrode material with excellent light transmission,electrochemical activity, and favorability for cell selective adsorption and controlled growth. The effect mechanism of electrode factors such as surface microstructure, functional group and biological mechanics upon biochemical processes of cells is investigated. The new principle and technology for fabricating the microelectrode array with synchronous detection of Ca2+ fluorescence signal and transmitter chemical signal during cellular excitation release are explored. It will provide a new scheme for the fabrication and integration of functionalized cell-based biosensor for neuronal system.

细胞的新陈代谢和信息传递在有机体生命活动中起着重要作用。微流控芯片或生物传感技术中基底材料的选择对研究细胞的生理过程、受激释放及信息记录起着关键作用。有效调控材料与细胞间的相互作用是当前材料科学和生命科学热点研究的领域之一。本课题提出的"功能化类金刚石微电极阵列诱导神经细胞可控生长及检测细胞释放物质的研究",一方面通过微加工工艺构建类金刚石微电极阵列的空间网络结构,一方面通过化学小分子和生物蛋白分子功能化电极表面以提供细胞吸附的活性位点,获得透光性好、电化学催化活性高、能够自动调节细胞选择吸附和可控生长的新颖的电极材料。研究电极表面微结构、分子构型、生物力学性质对细胞生理行为的影响机制,探索实现共同检测细胞释放的Ca2+荧光信号和神经递质化学信号的微电极阵列制备的新原理与新技术,为多功能细胞生物传感器的构建与集成提供新方案。

项目摘要

细胞的新陈代谢和信息传递在有机体生命活动中起着重要作用。微流控芯片或生物传感技术中基底材料的选择对研究细胞的生理过程、受激释放及信息记录起着关键作用。有效调控材料与细胞间的相互作用是当前材料科学和生命科学热点研究的领域之一。本课题成功制备了功能化类金刚石薄膜材料,一方面通过元素掺杂和化学分子修饰功能化电极表面以提供细胞吸附的活性位点,一方面通过微加工工艺构建类金刚石微电极阵列,有效调控了细胞选择吸附和可控生长以及电极的电化学催化活性和灵敏度。获得了元素掺杂、表面分子修饰、微电极结构影响材料细胞相容性和电化学活性的规律,并成功检测了神经细胞受激释放的生物分子的电信号,为多功能细胞生物传感器的构建与集成提供新方案。.此外,本课题还研究了具有优良导电性和电化学活性的石墨烯电极材料。我们通过光刻技术结合电化学方法制备了阵列间距与导电性可控的石墨烯阵列、石墨烯/氧化石墨烯阵列,并通过调节阵列参数,优化阵列结构,实现了石墨烯阵列细胞的诱导增殖和对细胞受激释放的生物分子的高灵敏检测,为碳基生物传感器的进一步发展提供重要的实验参考和指导。

项目成果
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数据更新时间:2023-05-31

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