细胞内钙离子检测技术.pdf

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1、科技信息○科教前沿○SCIENCE&TECHNOLOGYINFORMATION2009年第29期细胞内钙离子检测技术高迪张丹丹（山东大学控制科学与工程学院生物医学工程山东济南250061）【摘要】钙离子在细胞的生理活动中起着重要的作用，游离钙离子浓度的变化与细胞的功能、信号的传递及其损伤和凋亡都有着密切的联系。钙离子是单个细胞生存和死亡的信号，并调控它的种种功能。本文对细胞内游离Ca2+检测方法进行了综述。【关键词】细胞内游离Ca2+；分析方法；MEMS细胞内外离子的动态平衡是细胞赖以生存的基础。钙离子是单个成功了第二代和第三代Ca2+荧光指示剂[4]。90年代初，

2、我国也开始将钙细胞生存和死亡的信号，并调控它的种种功能。钙离子作为人体代谢离子荧光指示剂应用在生命科学和临床医学上。其中性能较好的是的信使，其活度变化与许多重要的生理过程有密切关系，它参与了神STDIn2+。该指示剂具有较好的靶向性，可比较准确的测定胞浆内的Ca经传导、肌肉收缩、心脏收缩、大脑功能、酶功能以及内分泌腺的激素浓度。荧光指示剂有很多优点:(1)荧光探针易导入细胞，为非损伤性测分泌等各种生理机能。钙离子(Ca2+)量法。(2)荧光图象分析技术可提供细胞内钙离子分布的二维或三维图作为细胞内重要的第二信使，是生存与死亡信号，几乎我们所有的生理活动都受Ca2+的

3、调控。钙离子在象，并可实时显示，空间分辨率优于其它所有方法。(3)反应速度快(4)能生命的开始就触发受精过程，控制细胞发育和分化成为特定类型的细与其他多种先进技术联合应用，如图象分析技术、流式细胞仪等。有利胞，然后调节细胞的各种生理活动，最后参与细胞凋亡过程[1]。由于钙于对照观察亚细胞结构。(5)能同时测定两种或多种离子浓度。离子在生命活动的各种生理生化反应、疾病的发生和发展中都扮演着近十几年来由于微加工技术的发展，MEMS极其重要的角色，而游离钙浓度的变化又与细胞的功能、信号转导乃（microelectromechanicalsystem）微机电系统、微型生物传

4、感设备得到至细胞的凋亡有密不可分的联系。因此，研究如何检测细胞内游离钙了很快的发展。微系统是集微型机构、微型传感器、微型执行器以及信离子浓度显得尤为重要。号处理和控制电路甚至接口、通信和电源等于一体的微型器件或系近年来，一些测定血液、血清、血浆及体液中游离钙的方法已经建统。微系统具有成本低、体积小、重量轻、可靠性高、能实现复杂功能、立而且正在发展中。现在检测游离钙的检测方法比较成熟的主要有钙可批量制作、可集成的特点。这些微型化系统的优势是可以缩小规模，离子选择性微电极法、放射示踪法、核磁共振法(NMR)、酶法分析、荧光小样本量，多样品检测，减少分析时间，并减少使用的

5、试剂设备，是高指示剂等。随着微加工技术的发展，特别是微全分析系统测量方法的度统一和组成的几何明确界定的结构。应用，使钙离子检测有了更大发展。生物芯片就是在一块厘米见方的玻璃片、硅片、塑料膜等材料上，1．钙离子选择性微电极测定法通过特殊的表面化学处理连接上相关的生物分子，经过特殊设计的生钙离子选择性微电极是一种电化学敏感器。微电极内装有特殊的物化学反应，然后由专用的仪器收集检测信号，再用计算机分析数据Ca2+敏感膜，微电极尖端后接内充液，当组织或细胞内Ca2+选择性向结果。生物芯片是微电子学、化学、物理学、信息学和生物学相互交叉膜相迁移时，就在内充液和组织或细胞之间产

6、生电位差。理想的情况形成的一项高新技术。生物芯片技术可以对细胞、DNA、蛋白质等生物下，该电位差是Ca2+对数的线性函数，遵循Nernst方程[2]。该方法能直组分进行准确、快捷和大信息量的检测分析。以生物芯片为基础的集接、敏感地测定组织或细胞内的Ca2+，连续地提供活组织、活细胞内外成化分析系统（也叫“芯片实验室”，是生物芯片技术的最高境界）。“芯Ca2+动态变化信息，最大的优点是没有指示剂，不影响结合钙和游离钙片实验室”可以完成诸如样品制备、试剂输送、生化反应、结果检测、信平衡，因此没有这个因素对测量的干扰。但该方法反应速度慢而无法息处理和传递等一系列复杂工作。

7、测定细胞Ca2+快速变化，而且电极刺穿细胞将损害质膜引起渗漏，同1997年，Uhlig等在以硅为衬底的平台上制造了缬氨霉素为基础时也不适用于太小的细胞。的钾离子选择性的平面传感器阵列。该装置是制造在晶向双面硅单晶2.酶法分析片上，利用硅各向异性刻蚀、反应离子刻蚀和金属蒸发。2004年，近年来，酶法分析被越来越广泛地用于生物液体中的一些化合物Guenat等制作和刻画了钙离子选择性微阵列平台。在基于氮化硅微量的测定。Tabata于1986年最先报道了用磷酸酯酶测定血清中的钙。该吸液管和铂电极的硅衬底的基础上的，利用深度反应离子蚀刻法测钙专一，检测限较低。后来，Yuz