基于丝网印刷碳电极的味觉细胞传感器研究

味觉是人类的基本感觉之一，其研究一直滞后于其他几种基本感觉。味蕾是味觉的主要感受器，由于传统的细胞生物学研究手段很难在味觉研究中得到应用，味蕾细胞间信号传递与味觉编码机制目前还处于探索阶段。随着科学技术的发展，近年来味觉细胞传感器相继出现，但实现真正意义上味细胞传感器技术尚不成熟。依托味觉受体及其信号转导研究成果，以本实验室在味觉细胞生物物理学领域的研究积累为基础，本课题提出一种基于丝网印刷碳电极的味觉细胞传感器，将味觉信号传递分子ATP的敏感探针核酸适配体修饰在碳电极表面，然后在电极上贴壁培养ICR小鼠舌面菌状味蕾原位味细胞，细胞受甜味味质刺激后释放的ATP分子被其敏感探针捕获产生电信号，经换能放大后采集记录，以随机共振方法提取味觉信号特征，研究不同甜味味质刺激与味觉细胞ATP分子释放量的关系，构建出一套味觉细胞传感器平台，为建立一种新的味觉传感方法提供实验依据，并且具有较高的实用价值。

本项目细致的探索了一种基于丝网印刷碳电极的味觉细胞传感器。在以蔗糖为代表的甜味剂研究领域，本课题组已取得一定成果。将NCI-H716细胞培养在丝网印刷碳电极表面作为敏感元件，味细胞在电极上存活良好并且在味觉检测实验中发挥了重要作用，四种基本味质和七种浓度蔗糖检测实验结果表明该传感器可以特异识别蔗糖分子并实现了蔗糖浓度梯度的初步区分，研究成果已于2010年发表于TOP期刊Biosensors and Bioelectronics。在以甜味、苦味为代表的混合味质特异性检测方面，本课题组亦开展了大量细致的实验工作，先后成功在丝网印刷电极表面修饰甜味受体细胞NCI-H716、苦味受体细胞STC-1、小鼠味蕾受体细胞等，作为不同种类味质及复杂混合味质的敏感元件使用。先后成功实现复杂味质混合物中蔗糖浓度梯度、奎宁浓度梯度的检测，研究成果先后在TOP期刊Biosensors and Bioelectronics上发表3篇、Sensors and Acutators B: Chemical发表2篇，这在国际本领域尚属首次报道。同时，课题组还针对电化学阻抗谱的频率进行了优化研究，实验确定了不同种类味觉受体细胞传感器的最佳检测频率，属于本领域的开拓性研究，研究成果发表于Biosensors and Bioelectronics上。此外，课题组在非线性随机共振信号分析领域也开展了大量的研究工作，根据味觉检测信号的特点，申请人在实践过程中不断改进随机共振模型，并得到一定的实际应用，先后发表与随机共振信号分析方法相关的SCI收录论文9篇、EI收录论文13篇、一级期刊论文20余篇，开拓了非线性动力学随机信号特征分析在味觉、嗅觉等工程信号分析领域应用的先河，形成了极具特色的研究方向。在本项目资助下，获得全国商业联合会科技进步一等奖1项，获国家发明专利授权4项，培养博士毕业生1名、硕士毕业生3名、在读硕士生3名。在国家自然基金项目的资助下，项目负责人获浙江省新世纪151人才第三层次培养资助。总之，本项目在各项考核指标中均超额完成了既定任务目标。