細(xì)胞膜有許多通道，用于在細(xì)胞與其環(huán)境之間傳輸各種物質(zhì)，包括離子。離子傳輸決定離子交換率(或跨膜傳輸系數(shù))，進(jìn)而控制生物功能，如神經(jīng)興奮、心跳、肌肉收縮和激素分泌。它也可以是各向異性的，其中離子的不均勻分布導(dǎo)致不同方向上的不同離子交換率。這種效應(yīng)在異質(zhì)組織中非常明顯。因此，可以通過(guò)測(cè)量相關(guān)的各向異性跨膜轉(zhuǎn)運(yùn)來(lái)檢測(cè)組織的邊界和重疊。
熒光成像和膜片鉗方法通常用于此目的。雖然它們確實(shí)測(cè)量了各向異性傳輸，但這些方法也會(huì)破壞細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)。因此，需要一種非侵入式檢測(cè)技術(shù)。電阻抗譜 (EIS) 等技術(shù)只能測(cè)量各向同性傳輸。電阻抗斷層掃描 (EIT) 是 EIS 的增強(qiáng)版本，已與離子傳輸模型結(jié)合應(yīng)用以計(jì)算跨膜傳輸系數(shù)。但僅適用于均勻的離子分布。
最近，由千葉大學(xué)高級(jí)學(xué)術(shù)研究所助理教授 Daisuke Kawashima 領(lǐng)導(dǎo)的一組研究人員通過(guò)修改 EIT 技術(shù)和改進(jìn)離子傳輸模型來(lái)測(cè)量各向異性跨膜傳輸。他們的工作發(fā)表于 2022 年 12 月 22 日的《測(cè)量科學(xué)與技術(shù)》雜志第 34 卷第 3 期。它是由兩位千葉大學(xué)教授——工學(xué)研究科多相流與可視化實(shí)驗(yàn)室的武井政博共同撰寫的和科學(xué)研究生院生物結(jié)構(gòu)化學(xué)實(shí)驗(yàn)室的 Takeshi Murata。
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