味覺組織生物傳感器的構(gòu)建與味覺評(píng)價(jià)分析.pdf

1、味覺是一種重要的生理感受，可以特異性識(shí)別和區(qū)分多種味覺物質(zhì)，因此在醫(yī)學(xué)診斷、藥物分析、食品安全、和環(huán)境檢測(cè)等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用潛力。多年來人們一直試圖模擬生物味覺功能，以發(fā)展出能夠?qū)ξ队X物質(zhì)進(jìn)行傳感檢測(cè)的人工味覺系統(tǒng)。在味覺感受系統(tǒng)中，剝離的味覺上皮黏膜組織能夠很好的保持味覺感受單元-味蕾中固有的味覺受體細(xì)胞群落、感受單元，及其生物微環(huán)境，并能有效被味覺物質(zhì)激活。本研究將完整的大鼠味覺上皮黏膜組織與微電極陣列（microelectrod

2、e arrays，MEA）芯片技術(shù)相結(jié)合，仿生設(shè)計(jì)出了一種新型的味覺組織生物傳感器系統(tǒng)，用于味覺感受的評(píng)價(jià)與分析。
　　 首先，本研究使用MATLAB軟件模擬味覺上皮黏膜組織中味覺受體細(xì)胞在味覺物質(zhì)刺激下的電信號(hào)響應(yīng)過程，以成味感受為代表，在理論上仿真構(gòu)建成味感受電信號(hào)響應(yīng)模型，重點(diǎn)仿真分析了單個(gè)味覺受體細(xì)胞在不同濃度氯化鈉（sodium chloride，NaCl）溶液刺激下的電信號(hào)響應(yīng)，并進(jìn)行了相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)檢測(cè)與分析，從理論上

3、分析與驗(yàn)證了味覺組織生物傳感器系統(tǒng)對(duì)味覺刺激信號(hào)檢測(cè)與記錄的有效性，并對(duì)成味感受機(jī)理與成味濃度評(píng)價(jià)進(jìn)行了分析與研究;其次，在驗(yàn)證組織生物傳感器系統(tǒng)有效性檢測(cè)與記錄的基礎(chǔ)上，利用MEA檢測(cè)系統(tǒng)，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，檢測(cè)并記錄了味覺上皮黏膜組織中味覺受體細(xì)胞群在酸味、成味、苦味、甜味和鮮味五種基本味覺物質(zhì)刺激下的生物信號(hào)響應(yīng)，并對(duì)實(shí)驗(yàn)檢測(cè)到的響應(yīng)信號(hào)進(jìn)行了多種信號(hào)分析處理，進(jìn)而提取有用信號(hào)用于味覺生物傳感器特性的研究，并探索了味覺受體細(xì)胞對(duì)五種基

4、本味覺的感受機(jī)制;然后，使用主成分分析（principal component analysis，PCA）的方法對(duì)五種基本味覺物質(zhì)刺激下的長(zhǎng)時(shí)程響應(yīng)信號(hào)進(jìn)行了聚類分析，研究了味覺組織生物傳感器對(duì)五種基本味覺的識(shí)別與分類作用;最后，在基本味覺識(shí)別的基礎(chǔ)上，為了進(jìn)一步對(duì)特定味覺感受進(jìn)行分析與評(píng)價(jià)，本研究使用味覺組織生物傳感器記錄了不同甜味物質(zhì)刺激以及不同濃度甜味物質(zhì)刺激下的生物味覺電信號(hào)響應(yīng)，通過對(duì)照分析研究了味覺組織生物傳感器對(duì)單一味覺的

5、不同物質(zhì)區(qū)分與濃度評(píng)價(jià)作用。
　　 味覺組織生物傳感器檢測(cè)到的味覺響應(yīng)信號(hào)在空間與時(shí)頻特性上存在顯著差異，不同味覺物質(zhì)刺激下的信號(hào)具有各自的發(fā)放模式。針對(duì)不同的味覺分析目的，文中采用仿真分析方法驗(yàn)證了組織生物傳感器信號(hào)檢測(cè)的有效性，NaCl溶液刺激響應(yīng)的濃度依賴性以及成味感受的雙通道機(jī)制;多通道分析方法能夠有效分析MEA多通道電極記錄信號(hào)之間的相互關(guān)系和區(qū)別，分析不同味覺物質(zhì)刺激下激活的味覺受體細(xì)胞群，探索味覺上皮黏膜組織中味覺