【摘 要】
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近年来,食物过敏患者日益增多,过敏症发病率逐年上升,对食物过敏原的快速检测与提前预警具有十分重大的意义。目前经典细胞传感器制备过程复杂、重复性差且无法模拟体内真实环境。而利用生物3D打印技术可以有效的解决以上问题。因此,本论文根据仿生原理的不同,灵活设计和构建了三种用于检测食物过敏蛋白的仿生电化学传感器,突破传统检测限制,满足了食物过敏的检测新要求,为进一步开发微组织传感提供新的策略,本文的主要研
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近年来,食物过敏患者日益增多,过敏症发病率逐年上升,对食物过敏原的快速检测与提前预警具有十分重大的意义。目前经典细胞传感器制备过程复杂、重复性差且无法模拟体内真实环境。而利用生物3D打印技术可以有效的解决以上问题。因此,本论文根据仿生原理的不同,灵活设计和构建了三种用于检测食物过敏蛋白的仿生电化学传感器,突破传统检测限制,满足了食物过敏的检测新要求,为进一步开发微组织传感提供新的策略,本文的主要研究内容如下:（1）为了模拟肠道过敏反应和实现细胞定向固定,创新性地采用生物3D打印技术制备模拟小肠微绒毛结构的仿生凝胶支架用来黏附肥大细胞（RBL-2H3）。自行设计合成了花状氧化铜纳米颗粒（FCONp）和酰肼化多壁碳纳米管（MWCNT-CDH）用来修饰凝胶支架,结合丝网印刷电极共同构建“小肠微绒毛”仿生电化学传感器,并对小麦醇溶蛋白进行定量检测。该传感器对醇溶蛋白有着良好的阻抗响应,检测范围为0.1～0.8 ng/m L,线性方程为y=22.10 C（ng/m L）+13,相关系数（R~2）为0.9954,检测限（LOD）为0.036 ng/m L。以上结果实现了生物3D打印制备仿生传感界面的初步探索。（2）为了进一步模拟细胞在体内的真实三维状态,采用近场直写技术（nfes）制备了一种具有三维网格状结构的微纤维支架。以还原性氧化石墨烯（r GO）修饰纤维支架并黏附RBL-2H3细胞,采用导电水凝胶对其封装,结合叉指电极（IE）共同构建了一种静电纺织仿生支架的电化学传感器,并实现了对大豆球蛋白的检测。该传感器对球蛋白有着良好的线性响应,检测线性范围为0.1～10μg/m L,检测限为40 ng/m L,R~2为0.996。以上结果证实了构建三维支架内嵌细胞的复合仿生传感界面的可行性。（3）为了实现微组织传感界面的自由操纵和精准仿生,参考人体皮肤组织,利用成纤维细胞（HFF）和RBL-2H3细胞联合打印具有表皮层和皮下组织层的仿生“皮肤”微组织结构,结合聚吡咯（Ppy）修饰、电化学快检构建仿生“皮肤”电化学传感器。该传感器对鸡蛋卵清蛋白进行良好地识别,其中,线性范围为0.5～2.5μg/m L,线性方程为y=4.45 C（μg/m L）+14.24,R~2为0.998,检测限为0.19μg/m L。以上结果表明生物3D打印技术制备具有多细胞复合仿生结构的可能性。综上,本文运用生物3D打印技术构建仿生传感界面,结合电化学快检、纳米修饰技术构建仿生电化学传感器,实现对食物过敏原蛋白的定量检测和致敏性的有效评价,为微组织传感器的开发提供理论研究基础。
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