[发明专利]纳米锌增强嗅觉组织生物传感器气味检测的装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种生物传感器的气味检测增强装置及方法，尤其涉及一种纳米锌颗粒与嗅觉组织生物传感器相结合增强气味传感检测的装置及方法。

背景技术

嗅觉组织生物传感器是将从大鼠鼻腔完整剥离的嗅黏膜与物理或化学传感器结合以检测外界气味刺激的一种生物传感器，具有方法简单、生物功能保留完整、响应时间短等优点，在生物医学、环境监测、食品工业等领域具有重要应用价值。但是，传感器件的固有噪声、嗅黏膜与器件耦合界面的噪声以及测试时外环境干扰产生的噪声等因素会降低其信噪比，限制其对低浓度气味刺激的检测，阻碍其实际有效应用。哺乳动物血液中含有1-2nm的纳米锌金属颗粒，对嗅黏膜受气味刺激时产生的胞外电信号有增强作用。因此，将纳米锌与嗅觉组织生物传感器结合的传感装置，作为一种制备简单、检测方便、信噪比高的生物传感检测手段，为嗅觉组织生物传感器对低浓度气味刺激的有效检测与识别提供了装置及方法。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种纳米锌增强嗅觉组织生物传感器气味检测的装置及方法。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：一种纳米锌增强嗅觉组织生物传感器气味检测的装置，它由灌流系统、生物检测系统和数据采集及存储系统三部分组成，灌流系统和数据采集及存储系统均与生物检测系统相连；其中，灌流系统由氧气罐、进氧通路、进样系统及出样系统组成，生物检测系统由嗅觉组织生物传感器、传感器固定及保温系统和温控器组成，数据采集及存储系统由多路放大器、数据采集卡和电脑组成；

    所述灌流系统中，进样系统包括第一样品槽、第二样品槽、第一蠕动泵、第二蠕动泵和双路进样通路，出样系统包括出样通路、第三蠕动泵和废液槽；进氧通路的输入端连接氧气罐，两个输出端分别插入第一样品槽和第二样品槽；双路进样通路的两个输入端也分别插入第一样品槽和第二样品槽中，其输出端则贴壁插入嗅觉组织生物传感器的测试腔上部，双路进样通路的两个输入端上分别安装了第一蠕动泵和第二蠕动泵，出样通路输入端安装了第三蠕动泵并贴壁插入嗅觉组织生物传感器的测试腔下部，输出端连接废液槽；

所述生物检测系统中，嗅觉组织生物传感器由嗅黏膜和微电极阵列传感器组成，传感器固定及保温系统由上压板和加热底板组成；嗅黏膜纤毛面向上平铺于微电极阵列传感器的表面并与微电极阵列传感器发生阻容偶联，而所用微电极阵列传感器由64个金电极排列成8×8方阵组成；利用传感器固定及保温系统的上压板将嗅觉组织生物传感器固定在加热底板上，并通过上压板上的金属探针与微电极阵列传感器上的焊点相连用以传递信号，加热底板外连温控器；

所述数据采集及存储系统中，多路放大器与嗅觉组织传感器共地，且多路放大器的数据输入端连接传感器固定及保温系统的上压板的数据采集串口，数据输出端连接数据采集卡，数据采集卡再通过USB串口与电脑相连。

应用上述装置进行纳米锌增强嗅觉组织生物传感器气味检测的方法，包括如下步骤：

（1）获取嗅觉组织生物传感器的自发信号：将温控器温度设置在37℃，第一样品槽内加入PBS缓冲液，开始通氧，通氧速率0.5-1L/min，通氧5s后开启第一蠕动泵，灌流速率10μL/min，灌流2s后开启第三蠕动泵，灌流150s后关闭第一蠕动泵，排净测试腔内残留液，然后关闭第三蠕动泵，停止通氧；

（2）应用本发明装置增强对待测气味刺激物质的检测：将第一样品槽内的PBS缓冲液替换为待测气味刺激物质溶液，将10^-15M~10^-7M的纳米锌溶液分批次加入第二样品槽，然后按以下步骤分别测试：开始通氧，通氧速率0.5-1L/min。通氧5s后同时开启第一蠕动泵和第二蠕动泵，灌流速率10μL/min，灌流1s后开启第三蠕动泵，灌流150s后关闭第一蠕动泵和第二蠕动泵，待测试腔内残留溶液排净后关闭第三蠕动泵，停止通氧；在纳米锌的作用下，嗅觉组织生物传感器的嗅黏膜上嗅觉受体细胞受到气味刺激产生的胞外电信号通过微电极阵列传感器上的金电极传出到传感器固定及保温系统的上压板的金属探针，再传导到上压板数据采集串口，并输入到多路放大器进行数据的初步放大，放大后的信号再传入数据采集卡中将模拟电信号转换为数字电信号，最终传导到电脑中显示；

将第一样品槽内样品替换为PBS缓冲液，开始通氧，通氧速率0.5-1L/min，通氧5s后开启第一蠕动泵，灌流速率10μL/min，灌流2s后开启第三蠕动泵42，灌流10s后关闭第一蠕动泵和第三蠕动泵，再停止通氧。以维持嗅觉组织生物传感器活性并待用。