离子晶体管,使单个细胞的运动可视化

2013-12-26 19:04:53来源: 互联网 关键字:细胞  运动

    把离子的增减作为栅极电压的变化进行检测的离子感应场效应晶体管(ISFET)除了用于DNA分析之外,在生物领域也有很多用途。例如,东京大学工学系研究科材料光学专业副教授坂田利弥就在研究通过为ISFET组合其他功能,来综合调查细胞的各种状态。

    其做法之一是通过组合MEMS和晶体管,详细调查活细胞及该细胞感染的病毒的活动(图C-1)。细胞的活动状态通过呼吸时呼出的二氧化碳使溶液的pH值发生变化来掌握。如果细胞死亡,就会释放出钾离子(K+)。另外,如果病毒感染了细胞,或侵入细胞内部,细胞的重量和MEMS的振动条件会发生变化,因此振动频率会改变。

图C-1:出现组合MEMS和晶体管的开发案例
东京大学坂田研究室开发的组合石英晶体微天平(QCM)元件和晶体管的生物传感器示例。 

    坂田还利用透明氧化物半导体(TAOS)制作了晶体管,并进一步制作了可从传感器背面目测活细胞状态变化的离子传感器(图C-2(a,b))。

    丰桥技术科学大学电气电子信息工学系教授泽田和明开发出了同时具备离子传感器和摄像元件功能的100万像素离子图像传感器(图C-2(c))。其利用了普通摄像元件在曝光时间内存储光的功能,通过对基于“像素”中的离子的容量变化,以及从光子转换而来的电荷量进行分时检测。目前已经成功拍摄到了脑细胞神经递质的动作等。“能对阿尔茨海默症的研究做出贡献”(泽田)。

图C-2:同时实现活细胞的状态分析和观察
可在调查活细胞的活动状态的同时直接进行观察的晶体管开发示例。东京大学坂田研究室利用透明氧化物半导体(TAOS)开发(a,b)。丰桥技术科学大学泽田研究室开发出了可在晶体管上独立检测离子和光二者的图像传感器(c)。(除了(c)的左图外均由各大学拍摄)

    泽田计划提高传感器的精细度。目前的传感器间距为10μm。“如果间距达到1μm,就可以拍摄活细胞内部的离子流动”(泽田)。

关键字:细胞  运动

编辑:鲁迪 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/medical_electronics/2013/1226/article_4355.html
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