非损伤微测技术简介

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1、1诞生非损伤微测技术（Non-invasiveMicro-testTechnique，NMT）起源于美国MBL。1990年MBL的科学家Kühtreiber和Jaffe使用非损伤微电极测量了进出细胞的Ca2+流速和运动方向，开创了生物活体静态测量到动态测量转变的先河。1995年MBL的科学家在《Nature》发表文章阐明了非损伤微测技术的数学、物理学基础以及应用方式，进一步完善了非损伤微测技术，从此非损伤微测技术进入各研究领域并发挥着越来越重要的作用。2原理以Ca2+离子选择性微电极为例说明非损伤微测技术的工作原理。Ca2

2、+离子选择性微电极通过前端灌充液体离子交换剂（LiquidIonExchanger，LIX）实现选择性。该电极在待测离子浓度梯度中以已知距离dx进行两点测量，获得电压V1和V2，两点间的浓度差dc通过V1和V2及已知的该电极的电压/浓度校正曲线计算获得，将它们带入Ficks第一扩散定律J0=-D·dc/dx（10-12mol/cm2·s）获得该离子的流速和运动方向。D是离子扩散常数。注：荧光染料/光纤、纳米碳丝、金属/合金等材料均可作为选择或特异性的离子/分子电极。3经典应用葡萄牙生物学家Feijó使用非损伤微测技术结合激

3、光共聚焦显微镜研究了卵细胞和配子融合的过程。细胞融合一旦发生，就可以测得卵细胞外一个明显的Ca2+内流，同时测到卵细胞内Ca2+浓度显著增加，直接验证了胞内Ca2+的增加是由于吸收胞外的Ca2+而非内源的Ca2+释放所引起的这一科学问题。4技术特色测量信息：离子/分子的电流、电压、绝对浓度、流速、三维运动方向测量方式：非损伤性、活体、动态、实时、长时间、多维扫描与测量……测量对象：Ca2+、H+、K+、Na+、NH4+、Mg2+、Cd2+、Cl-、NO3-、O2……测量材料：整体→器官→组织→细胞层→单细胞→细胞器（富集）

4、5涵盖技术非损伤微测技术（Non-invasiveMicro-testTechnique，NMT）是一大类微电极技术的统称。非损伤微测技术所涵盖的技术包括：扫描离子选择性电极技术（ScanningIon-selectiveElectrodeTechnique，SIET）扫描振动电极技术（ScanningVibrateElectrodeTechnique，SVET）扫描极谱电极技术（ScanningPolarographicElectrodeTechnique，SPET）自参比离子选择性电极技术（Self-reference

5、IonSelectiveElectrodeTechnique，SERIS）自参比极谱电极技术（Self-referencePolarographicElectrodeTechnique，SERP）自参比酶辅助电极技术（Self-referenceEnzymeAssistedElectrodeTechnique，SERE）扫描参比微电极技术（ScanningReferenceElectrodeTechnique，SRET）微电极离子流技术（MicroelectrodeIonFluxEstimationTechnique，MI

6、FE）其中SIET、SERIS、MIFE技术主要测量离子的浓度、流动速率、流动方向等信息。SPET、SERP技术主要测量小分子的浓度、流动速率、流动方向等信息，SERP技术主要测量生物大分子的浓度、流动速率、流动方向等信息，SRET技术主要测量局部区域的电位分布和电压值变化，SVET技术主要测量局部区域的电流分布和变化情况。这些技术的共同特点一是测量时微电极不接触被测样品，不会对样品造成任何损伤；二是空间分辨率高，可以实现微米级的测量；三是测量数据精度高，对离子分子流动速率的测量可达到10-12数量级，对电流的测量可达到p

7、A量级。综合这些特点，故把这些技术统称为“非损伤微测技术”。6应用领域非损伤微测技术已经应用于科学研究的许多领域，如生命科学、医学、药物学、药理学、环境科学、农业科学等诸多领域。7应用方向Ca2+振荡离子流研究细胞活性与凋亡的评价上皮及内皮细胞研究中的关键离子代谢与内分泌中的离子变化气体分子：NO、O2肿瘤研究及其药物的评价重要疾病的发生发展机制感觉及神经系统中的关键离子流胚胎发育的研究生殖健康的应用伤口愈合方面的应用细胞极性生长细胞的融合机械损伤与生物损伤下的离子流研究营养吸收与利用的研究重金属毒理学研究渗透调控的研究…

8、…二、测试常见问答（FAQ）1通过非损伤微测技术（NMT）可以获得什么信息？非损伤微测技术（NMT）获得的是离子/分子的电流、电压、浓度、流速和运动方向的信息。2NMT为什么测定的是样品表面的离子/分子信息而不测样品内部的离子/分子信息？由于微电极测量的特点，如测量样品内部，则会对样品产生破坏，因此无法