[发明专利]单个细胞胞内纳米PH探针

权利要求书

1.一种用于测量单个细胞内pH的装置，其包括：

(a)纳米移液管结构，其(i)可操作地连接至用于刺穿支承件上的细胞的显微操作器和感测装置，(ii)包含工作电极于其中，所述(iii)包含选择性吸收氢离子的聚合物涂层；

(b)所述纳米移液管结构还连接至放大器电路，所述放大器电路被构造成在溶液中的所述工作电极和参考电极之间施加不同的电压，且还被构造成测量在不同电压下所述工作电极和所述参考电极之间的离子电流；以及

(c)用于将所述放大器电路测量的不同离子电流与所述纳米移液管结构外部的细胞内pH值关联的逻辑装置。

2.如权利要求1所述的装置，其中所述显微操作器和感测装置包括SICM(扫描离子电导显微镜)和xyz控制器，所述xyz控制器控制所述纳米移液管移至和移入单个细胞。

3.如权利要求1或2所述的装置，其中所述放大电路包括具有增益控制和具有低通滤波器的检测电路，用于检测离子电流。

4.如权利要求1或2所述的装置，其包括连接至单个逻辑装置的纳米移液管结构的阵列。

5.如权利要求4所述的装置，其中所述脱乙酰壳多糖具有在约30,000和60,000个单位之间的单体数。

6.如权利要求5所述的装置，其中所述脱乙酰壳多糖包含与其连接的血红素蛋白。

7.如权利要求1所述的装置，其中所述聚合物涂层选自磺化四氟乙烯共聚物聚-l-赖氨酸和藻酸盐。

8.如权利要求1所述的装置，其中所述放大器电路包括连接至所述参考电极并且响应于来自放大器的输入的稳压器，所述放大器具有来自所述工作电极的输入。

9.如权利要求8所述的装置，其中所述稳压器连接至反电极，所述反电极还连接至所述稳压器的参考电极。

10.如权利要求8所述的装置，其中所述工作电极和所述反电极是Ag/AgCl。

11.一种用于测量单个细胞内pH的装置，其包括：

(a)电连接至电路并且附接到插入装置的纳米移液管，所述电路测量各种电势下的离子电流对电势，所述插入装置用于将所述纳米移液管插入单个细胞；

(b)用于将整流值与已知的pH值关联的逻辑装置，其中在细胞中获得的整流值可与已知的整流值关联，从而提供识别所测量的pH值的输出；

(c)所述纳米移液管具有一层脱乙酰壳多糖材料，所述脱乙酰壳多糖材料直接结合至所述纳米移液管的表面并且对氢离子是多孔的；以及

(d)包括参考电极的电路，所述参考电极也发挥辅助电极的功能并且连接至稳压器。

12.如权利要求11所述的装置，其中所述逻辑装置被编程为通过测量辅助电极处的电流来扫描所述工作电极在给定电势范围内相对于所述参考电极的电势。

13.如权利要求11所述的装置，其包括通过滤波器选择和灵敏度选择电路桥接的i/V放大器，其中调整部件以根据通过电解质溶液的电流调整可检测电流范围。

14.一种用于制备测量单个细胞内pH所用的装置的方法，其包括：

(a)制备纳米移液管结构，所述纳米移液管结构(i)可操作地连接至用于刺穿支承件上的细胞的显微操作器和感测装置，(ii)包含工作电极于其中，并且(iii)包含选择性吸收氢离子的聚合物涂层；

(b)将所述纳米移液管结构连接至放大器电路，所述放大器电路被构造成在溶液中的所述工作电极和参考电极之间施加不同的电压，且还被构造成测量在不同电压下所述工作电极和所述参考电极之间的离子电流；以及

(c)将所述纳米移液管结构连接至逻辑装置，用于将所述放大器电路测量的不同离子电流与所述纳米移液管结构外部的细胞内pH值关联。

15.如权利要求14所述的方法，其中通过将脱乙酰壳多糖材料层结合到所述纳米移液管来施加所述聚合物涂层；其还包括将所述工作电极连接至放大器，所述放大器导电并且测量通过所述纳米移液管的离子电流的I-V曲线。