本發(fā)明涉及生物醫(yī)藥工程領(lǐng)域，尤其涉及一種空間跨上皮阻抗的檢測系統(tǒng)和方法。

背景技術(shù)：

1、細胞屏障在生物體內(nèi)起著關(guān)鍵作用，例如維持組織結(jié)構(gòu)的完整性、調(diào)節(jié)物質(zhì)的轉(zhuǎn)運和細胞間的相互通訊等。了解細胞屏障的性質(zhì)和功能對于理解疾病發(fā)聲機制、藥物遞送和生物材料涉及等方面具有重要意義。跨上皮阻抗(transepithelial?electricalresistance,teer)是一種無標記的測定方法，通常用于評估組織屏障的完整性和緊密性。常見的teer測量手段是通過器官芯片(organs-on-chips)結(jié)構(gòu)實現(xiàn)的，比如，將金屬電極插入指定的位置。

2、但這種方法需要相對較長的培養(yǎng)周期和器件設計，同時由于器官芯片的結(jié)構(gòu)與材料導致其電極相對單一，無法得到teer的空間分布。雖然可以在溝道中獲得單層細胞，但是對于特定位置的屏障信息仍然較難獲得，因為一般都以teer在時間維度的阻抗信息來評估其屏障性，這使得其對空間維度的信息缺失。同時由于傳統(tǒng)teer監(jiān)測技術(shù)是大面積細胞區(qū)域的平均阻抗值，其結(jié)果準確性也會受到整片細胞區(qū)域最高電導率區(qū)域的影響。teer值是反應細胞層的不同狀態(tài)(藥物作用效果)，其準確性會影響到其所反映的細胞層狀態(tài)的結(jié)果。

3、因此，如何對跨上皮阻抗進行空間上的檢測成為本領(lǐng)域技術(shù)人員亟需解決的技術(shù)問題。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于提供一種空間跨上皮阻抗的檢測系統(tǒng)和方法，以對跨上皮阻抗進行空間上的檢測。

2、為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：

3、本發(fā)明首先提供空間跨上皮阻抗的檢測系統(tǒng)，包括：

4、一種空間跨上皮阻抗的檢測系統(tǒng)，其特征在于，包括：細胞培養(yǎng)池、檢測器；所述細胞培養(yǎng)池，包括：培養(yǎng)器、上電極、下電極陣列、薄膜，所述薄膜將所述培養(yǎng)器分隔為上培養(yǎng)器和下培養(yǎng)器，所述上培養(yǎng)器用于在所述薄膜上方生長上皮細胞；所述上電極的一端插入所述上培養(yǎng)器中的上層培養(yǎng)液，另一端與所述檢測器相連；所述下電極陣列位于所述下培養(yǎng)器底部，并通過金屬引線與所述檢測器相連，所述下培養(yǎng)器的下層培養(yǎng)液的高度至少大于或等于所述薄膜的高度；所述下電極陣列中的每個下電極與所述上電極之間分別構(gòu)成一個電路通道；

5、所述檢測器，用于在所述細胞培養(yǎng)池中未生長所述上皮細胞的情況下，獲得各個所述電路通道的背景阻抗；獲得下電極陣列的相鄰下電極在所述下層培養(yǎng)液中的橫向等效電路的第一橫向等效阻抗；以及，在所述細胞培養(yǎng)池中生長所述上皮細胞的情況下，獲得各個所述電路通道的總阻抗；結(jié)合所述第一橫向等效阻抗和所述電路通道對應的下電極在所述下電極陣列中的位置，確定所述電路通道的第二橫向等效阻抗；根據(jù)各個所述電路通道的總阻抗、所述背景阻抗以及所述第二橫向等效阻抗，確定各個所述電路通道對應的空間跨上皮阻抗。

6、在本技術(shù)的一種可選實施方式中，所述在所述細胞培養(yǎng)池中未生長所述上皮細胞的情況下，獲得各個所述電路通道的背景阻抗，包括：

7、在所述細胞培養(yǎng)池未生長所述上皮細胞的情況下，獲得所述細胞培養(yǎng)池的各個電路通道的eis阻抗譜；

8、根據(jù)所述eis阻抗譜，確定各個所述電路通道的上電極和下電極的電極表面電雙層阻抗、所述上層培養(yǎng)液的阻抗、所述薄膜的阻抗以及各個所述電路通道對應的所述下層培養(yǎng)液的縱向等效阻抗；

9、根據(jù)所述電極表面電雙層阻抗、所述上層培養(yǎng)液的阻抗、所述薄膜的阻抗以及所述縱向等效阻抗，確定各個所述電路通道的背景阻抗。

10、在本技術(shù)的一種可選實施方式中，各個所述電路通道的背景阻抗通過以下公式表示：

11、zf＝2*zcpe+rup+rb+rm；

12、其中，zf表示所述背景阻抗；zcpe表示所述電極表面電雙層阻抗；rup表示所述上層培養(yǎng)液的阻抗；rm表示所述薄膜的阻抗；rb表示所述縱向等效阻抗。

13、在本技術(shù)的一種可選實施方式中，所述獲得下電極陣列的相鄰下電極在所述下層培養(yǎng)液中的橫向等效電路的第一橫向等效阻抗，包括：

14、通過相鄰電路通道掃描eis阻抗譜，獲得所述第一橫向等效阻抗。

15、在本技術(shù)的一種可選實施方式中，所述結(jié)合所述第一橫向等效阻抗和所述電路通道對應的下電極在所述下電極陣列中的位置，確定所述電路通道的第二橫向等效阻抗，包括：

16、確定各個所述下電極在所述下電極陣列中的位置；

17、根據(jù)各個所述下電極在所述下電極陣列中的位置，得到任意兩個下電極對應的阻抗系數(shù)；

18、基于所述阻抗系數(shù)和所述第一橫向等效阻抗，確定所述電路通道的第二橫向等效阻抗。

19、在本技術(shù)的一種可選實施方式中，所述根據(jù)各個所述電路通道的總阻抗、所述背景阻抗以及所述第二橫向等效阻抗，確定各個所述電路通道對應的空間跨上皮阻抗，包括：

20、構(gòu)架所述跨上皮阻抗與各個所述電路通道的總阻抗、背景阻抗以及第二橫向等效阻抗之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系；

21、基于所述關(guān)聯(lián)關(guān)系，得到各個所述電路通道對應的空間跨上皮阻抗。

22、在本技術(shù)的一種可選實施方式中，所述關(guān)聯(lián)關(guān)系可以通過以下公式表示：

23、

24、c＝b-1×a；

25、其中，zux表示第x個電路通道的總阻抗；zf表示所述背景阻抗；zx表示第x個電路通道對應的空間跨上皮阻抗；λn～m表示中間系數(shù)；rn～m表示由所述下電極陣列中第n行第m列的下電極和所述上電極組成的電路通道對應的第二橫向等效阻抗；n和m為小于x的正整數(shù)。

26、在本技術(shù)的一種可選實施方式中，rn～m通過以下公式得到：

27、rn～m＝kn～m×r0；

28、其中，kn～m表示第n個下電極至第m個下電極對應的阻抗系數(shù)；r0表示所述第一橫向等效阻抗與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明提供的空間跨上皮阻抗的檢測系統(tǒng)，該系統(tǒng)在細胞培養(yǎng)池的下培養(yǎng)器中設計下電極陣列，并結(jié)合下電極陣列中的各個下電極與上電極之間形成的電路通道的背景阻抗、各個電路通道的總阻抗，以及下培養(yǎng)器中的下層培養(yǎng)液的等效電路，確定各個電路通道對應的空間跨上皮阻抗，實現(xiàn)了對跨上皮阻抗的空間求解，有利于反應不同空間的跨上皮阻抗之間的差異。

29、本發(fā)明還提供一種空間跨上皮阻抗的檢測方法，應用于上述空間跨上皮阻抗的檢測系統(tǒng)，包括：

30、一種空間跨上皮阻抗的檢測方法，應用于上述空間跨上皮阻抗的檢測系統(tǒng)，包括：

31、在所述細胞培養(yǎng)池中未生長上皮細胞的情況下，獲得細胞培養(yǎng)池的各個電路通道的背景阻抗；以及，獲得所述細胞培養(yǎng)池的下電極陣列的相鄰下電極在所述下層培養(yǎng)液中的橫向等效電路的第一橫向等效阻抗；

32、在所述細胞培養(yǎng)池中生長所述上皮細胞的情況下，獲得各個所述電路通道的總阻抗；

33、結(jié)合所述第一橫向等效阻抗和所述橫向等效電路的電路結(jié)構(gòu)，確定所述下電極陣列中的任意兩個下電極在所述橫向等效電路中的第二橫向等效阻抗；

34、根據(jù)各個所述電路通道的總阻抗、所述背景阻抗以及所述第二橫向等效阻抗，確定各個所述電路通道對應的空間跨上皮阻抗。

35、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明提供的空間跨上皮阻抗的檢測方法的有益效果與上述技術(shù)方案所述的空間跨上皮阻抗的檢測系統(tǒng)有益效果相同，此處不做贅述。

36、本發(fā)明還提供一種電子設備，包括：

37、處理器；

38、用于存儲所述處理器可執(zhí)行指令的存儲器；

39、所述處理器，用于通過運行所述存儲器中的指令，執(zhí)行上述空間跨上皮阻抗的檢測方法。

40、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明提供的電子設備的有益效果與上述技術(shù)方案所述的空間跨上皮阻抗的檢測系統(tǒng)有益效果相同，此處不做贅述。

41、本發(fā)明還提供一種計算機存儲介質(zhì)，所述計算機存儲介質(zhì)中存儲有指令，當所述指令被運行時，實現(xiàn)上述空間跨上皮阻抗的檢測方法。

42、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明提供的計算機存儲介質(zhì)的有益效果與上述技術(shù)方案所述的空間跨上皮阻抗的檢測系統(tǒng)有益效果相同，此處不做贅述。