本书介绍了作者近年来进行的有关细胞传感器方面的研究成果及目前国际上在此领域的研究进展。全书共10章，分别论述了细胞的生理特性及其选择与培养、细胞传感器机理及模型分析，以及微电极阵列（MEA）细胞传感器、场效应晶体管（FET）细胞传感器、光寻址电位细胞传感器（LAPCS）、膜片钳细胞传感器、免疫细胞传感器、嗅觉与味觉细胞传感器的工作原理及在生物医学等领域中的应用，最后介绍了细胞传感器的发展趋势。其中大部分内容属于当今国际上的研究热点和前沿。
本书适合于生物医学传感技术有关的生物医学工程、生物化学传感技术、神经生理学、电子信息科学，以及人工智能等科学工作者，也适合于对交叉学科感兴趣的科技工作者阅读参考。
样章试读
目录
- 前言
第1章 绪论
1.1 引言
1.2 细胞传感器研究的目的
1.3 细胞在芯片上的培养技术
1.4 细胞传感器在国际上的发展现状
1.4.1 传统的电生理测量方法——电压钳
1.4.2 经典的电生理测量方法——膜片钳
1.4.3 场效应晶体管（FET）细胞传感器
1.4.4 微电极阵列（MEA）细胞传感器
1.4.5 光寻址电位传感器（LAPS）
1.4.6 膜片钳细胞传感器
1.4.7 免疫细胞传感器
1.5 小结
第2章 细胞的生理特性及其选择与培养
2.1 细胞的基本结构
2.2 细胞膜结构和跨膜转运
2.2.1 细胞膜脂质双分子层结构
2.2.2 细胞膜跨膜物质转运
2.2.3 细胞膜跨膜信号转导
2.3 细胞膜离子转运和Donnan平衡
2.3.1 细胞膜的离子转运
2.3.2 细胞的静息电位和动作电位
2.3.3 电压钳技术和膜片钳技术
2.4 细胞的选择与培养
2.4.1 细胞的分离培养方式
2.4.2 细胞传感器的培养条件
2.5 细胞固定和生长的影响因素
2.5.1 细胞固定和生长的影响因素
2.5.2 促进细胞附着和生长的方法
2.5.3 细胞传感器的生物相容性
2.6 小结
第3章 细胞传感器机理及模型分析
3.1 概述
3.1.1 细胞膜的特点
3.1.2 可兴奋细胞及其离子通道的等效电路
3.1.3 固体-电解液界面
3.2 细胞代谢微环境检测
3.2.1 细胞代谢微环境
3.2.2 细胞代谢微环境的检测方法
3.2.3 离子的检测基础
3.2.4 生物膜敏感器件
3.3 细胞电生理参数测量
3.3.1 细胞-硅器件的界面模型
3.3.2 细胞-金属电极界面模型
3.4 细胞黏附阻抗谱检测
3.5 细胞传感器中的噪声
3.5.1 电极噪声
3.5.2 电磁干扰
3.5.3 生物噪声
3.6 小结
第4章 微电极阵列（MEA）细胞传感器
4.1 基于微电子机械系统技术的细胞传感器工艺概述
4.1.1 微电子机械系统（MEMS）概述
4.1.2 MEMS 器件及应用
4.1.3 结合IC和MEMS技术的细胞传感器
4.1.4 与细胞传感器相关的工艺过程
4.2 MEA的历史及发展
4.3 MEA的工作原理概述
4.3.1 MEA通道寄生电容模型分析
4.3.2 MEA的设计分类
4.3.3 电极阻抗特性测试
4.4 MEA器件设计
4.4.1 在溶液中的MEA阻抗
4.4.2 MEA的尺寸和定位
4.4.3 MEA基底的选择
4.4.4 MEA电极材料的选择
4.4.5 MEA引线材料的选择
4.4.6 MEA钝化层的选择
4.4.7 MEA制作流程及封装
4.5 细胞-硅器件的界面特点及表面处理
4.5.1 接种细胞前的器件预备
4.5.2 接种细胞的类型选择
4.5.3 不同器件界面对表面处理的影响
4.5.4 MEA表面处理的电化学测试
4.6 器件封装、测试平台及特性测试
4.6.1 封装
4.6.2 硬件平台
4.6.3 软件
4.6.4 特性测试
4.6.5 数据采集及噪声分析
4.6.6 MEA器件的重复性
4.7 MEA应用
4.7.1 MEA对电活性细胞参数测试
4.7.2 MEA在药物测试方面的研究
4.7.3 MEA便携化与仪器化发展
4.7.4 ECIS应用
第5章 场效应晶体管（FET）细胞传感器
5.1 FET细胞传感器的发展历史
5.2 FET传感器的原理与基本结构
5.2.1 结型场效应晶体管
5.2.2 绝缘栅型场效应晶体管
5.2.3 基于FET的生物传感器检测原理
5.3 器件设计与制作
5.3.1 CBFET器件的制作过程
5.3.2 CBFET器件的设计
5.3.3 ISFET设计与制备
5.3.4 EGFET设计
5.3.5 其他新型FET结构
5.4 细胞与FET等硅材料器件结合的生物相容性
5.4.1 FET与不同细胞的耦合过程
5.4.2 结合存在的问题
5.4.3 表面处理及细胞培养方法
5.5 FET系统
5.5.1 CBFET系统工作流程
5.5.2 EGFET的细胞传感器测试电路
5.5.3 ISFET测试系统
5.6 FET应用
5.6.1 CBFET用于细胞电生理测试
5.6.2 场效应晶体管细胞传感器与离子图像传感器的结合
5.6.3 化学离子敏传感器在生物医学上的应
5.6.4 生物纳米FET芯片
5.6.5 FET测试需要注意的问题
第6章 光寻址电位传感器（LAPS）
6.1 概述
6.2 光寻址电位传感器（LAPS）的基本应用
6.2.1 LAPS的图像传感器应用
6.2.2 LAPS用于生物信号测量
6.3 LAPS测量原理
6.3.1 LAPS原理概述
6.3.2 LAPS电路模型
6.3.3 LAPS基本特性
6.3.4 LAPS的响应时间
6.3.5 光源对LAPS特性的影响
6.4 LAPS器件制备
6.4.1 LAPS芯片的加工
6.4.2 LAPS器件的封装
6.5 LAPS测量系统
6.5.1 系统平台
6.5.2 硬件设计
6.5.3 软件控制
6.6 多光源LAPS测试系统
6.6.1 MLAPS系统结构
6.6.2 MLAPS系统测试
6.6.3 MLAPS系统分析
6.7 光寻址电位细胞传感器（LAPCS）
6.7.1 LAPCS胞外电位检测
6.7.2 LAPCS微生理计
6.8 小结
第7章 膜片钳细胞传感器
7.1 传统膜片钳技术
7.1.1 通道电流的记录模式
7.1.2 实验系统
7.1.3 实验技术
7.2 膜片钳芯片技术的发展
7.3 膜片钳芯片测量原理
7.3.1 膜片钳芯片工作原理
7.3.2 膜片钳芯片记录模式和等效电路
7.3.3 细胞类型的选择
7.3.4 保证高阻抗封接的条件
7.4 膜片钳芯片器件制备
7.4.1 基于硅材料的膜片钳芯片器件制备
7.4.2 基于玻璃的膜片钳芯片器件制备
7.4.3 基于聚二甲基硅氧烷（PDMS）的膜片钳芯片器件制备
7.4.4 基于聚酰亚胺的膜片钳芯片器件制备
7.5 膜片钳芯片测量系统
7.5.1 细胞的引导
7.5.2 膜片钳放大器
7.5.3 数据采集和数字化
7.5.4 计算机及软件
7.5.5 外部噪声和Faraday笼
7.6 全细胞电流记录和数据分析
7.6.1 电压激活的电流
7.6.2 非电压激活的电流
7.7 单通道电流记录和数据分析
7.7.1 离子通道的识别
7.7.2 电流数据分析
7.7.3 与全细胞记录的关系
7.8 膜片钳芯片的应用
7.8.1 用于离子通道的研究
7.8.2 用于高通量药物筛选
7.9 小结
第8章 免疫细胞传感器
8.1 概述
8.1.1 免疫系统基础
8.1.2 免疫细胞类型及其功能
8.1.3 免疫细胞作为生物传感器的敏感元件
8.2 免疫细胞传感器的原理基础
8.2.1 免疫细胞分子识别的基本特征
8.2.2 热转换检测原理
8.2.3 光转换检测原理
8.3 免疫细胞传感器的器件制备
8.3.1 热检测装置
8.3.2 发光检测装置
8.3.3 免疫细胞芯片
8.4 免疫细胞传感器的测量系统
8.4.1 基于热检测的测量系统
8.4.2 基于光检测的测量系统
8.5 免疫细胞传感器的应用
8.5.1 应用于微生物检测
8.5.2 应用于药物筛选
8.5.3 其他方面的应用
8.5.4 未来的主要发展方向
第9章 嗅觉与味觉细胞传感器
9.1 概述
9.1.1 嗅觉传感器
9.1.2 仿生嗅觉传感器
9.1.3 味觉传感器
9.1.4 仿生味觉传感器
9.2 嗅觉细胞传感器
9.2.1 嗅觉感受的生物学基础
9.2.2 嗅觉编码方式
9.2.3 嗅觉细胞培养
9.3 味觉细胞传感器
9.3.1 味觉感受的生物学基础
9.3.2 味觉传导编码
9.3.3 味觉细胞培养技术
9.4 嗅觉与味觉细胞传感器的应用
9.4.1 嗅觉细胞传感器的应用
9.4.2 味觉细胞传感器的应用
9.5 小结
第10章 细胞传感器的发展趋势
10.1 概述
10.2 微加工与集成技术的发展
10.2.1 集成多功能细胞芯片的研究
10.2.2 在体微探针传感器技术的发展
10.3 纳米细胞分子传感器的发展
10.3.1 纳米颗粒的特性
10.3.2 纳米颗粒的制备和修饰
10.3.3 纳米生物传感器
10.4 与微流控技术的结合
10.5 康复工程的应用
10.5.1 感觉器官的修复
10.5.2 植入式芯片技术的发展
10.6 小结
主要参考文献
京公网安备 11010102004214号