【技術實現步驟摘要】
本申請涉及芯片，尤其涉及一種基于神經探針和陣列培養芯片的構建方法及神經電生理毒性評估方法和設備。
技術介紹
1、目前外神經毒性測試采用的模型主要包括哺乳動物模型、非哺乳動物模型和體外細胞模型這三類，哺乳動物模型費用高、耗時長、構建難，且不適于高通量測試；非哺乳動物模型如斑馬魚和果蠅模型雖然周期短、成本低，但評估結果精度有限且難重復；體外細胞模型則大多依靠神經細胞生物學行為進行評估，結果相對單一有限，難以檢測到化學物質對大腦神經電學生理信號的毒性作用。
技術實現思路
1、本申請提供了一種基于神經探針和陣列培養芯片的構建方法及神經電生理毒性評估方法和設備，用于解決現有神經毒性測試模型存在費用高、耗時長、構建復雜等的技術問題。
2、為了實現上述目的，本申請提供如下技術方案：
3、一方面，提供了一種基于神經探針和陣列培養芯片的構建方法，包括以下步驟：
4、獲取基底材料、探針材料和芯片電路布局，根據所述基底材料、所述探針材料和所述芯片電路布局采用傳統微機電系統制造剝離工藝和微圖案印章技術進行處理，構建具有陣列神經探針的芯片基底；
5、在所述芯片基底上構建與陣列神經探針對應的多通道神經細胞培養室，得到具有神經探針和陣列培養的多通道芯片；所述多通道神經細胞培養室與所述芯片基底的電極連接；
6、其中，在所述芯片基底上構建與陣列神經探針對應的多通道神經細胞培養室的內容包括：在所述芯片基底上采用所述傳統微機電系統制造剝離工藝進行加工處理，得到
7、優選地，根據所述基底材料、所述探針材料和所述芯片電路布局采用傳統微機電系統制造剝離工藝和微圖案印章技術進行處理，構建具有陣列神經探針的芯片基底包括：
8、根據所述芯片電路布局在所述基底材料上采用傳統微機電系統制造剝離工藝進行n×n陣列電極電路走線布局制作，得到具有神經探針組裝位置的待修飾基底；以及采用溶液法對所述探針材料進行合成處理，得到神經探針；
9、通過硅烷化偶聯劑對所述待修飾基底進行修飾，得到待印刷基底；
10、采用所述微圖案印章技術在所述待印刷基底的每根神經探針組裝位置上都印刷設置有所述神經探針印刷，得到具有陣列神經探針的芯片基底。
11、優選地，所述細胞種植層用于種植細胞以及限定培養溶液范圍；和/或，所述出入口用于引入化學物質分子進入所述梯度層中；所述梯度層用于將引入化學物質分子進行擴散構建x-y平面內的水平梯度，以給每個所述培養室層內容提供逐漸減小輸入化學物質分子的濃度。
12、優選地，所述培養室層采用支架或水凝膠材料制作的，所述培養室層的厚度為250μm；和/或，所述梯度層的厚度為400μm。
13、又一方面，提供了一種基于神經探針和陣列培養芯片的神經電生理毒性評估方法，包括以下步驟：
14、獲取上述所述基于神經探針和陣列培養芯片的構建方法構建的多通道芯片；
15、在所述多通道芯片內構建梯度目標化合物，對不同梯度暴露濃度的所述梯度目標化合物通過神經探針產生的神經電生理信號進行采集、分類處理，得到采集數據；所述神經電生理信號包括動作電位信號和局部場電位信號；
16、獲取神經毒性標準，根據所述神經毒性標準對所述采集數據進行分析，得到與所述梯度目標化合物對應的毒性等級和神經電生理毒性評估標準。
17、優選地，在所述多通道芯片內構建梯度目標化合物包括：
18、在所述多通道芯片內建立陣列神經網絡；
19、獲取待測化合物和不同梯度暴露濃度的設定參數，按所述設定參數將所述待測化合物輸入所述陣列神經網絡中，得到梯度目標化合物；
20、其中，在所述多通道芯片內建立陣列神經網絡包括：將至少80000個神經元添加到細胞種植層播種，通過重力所述細胞種植層的細胞會分別落入多通道獨立的培養室層中，在所述培養室層中細胞接種/誘導后至少3周，得到陣列神經網絡。
21、優選地，所述待測化合物包括重金屬鉛、一氧化氮和/或河豚毒素的神經毒素化學分子。
22、優選地，對不同梯度暴露濃度的所述梯度目標化合物通過神經探針產生的神經電生理信號進行采集、分類處理，得到采集數據包括：
23、對采集的神經電生理信號進行放大、帶通濾波處理，得到處理數據；
24、采用em算法對所述處理數據的動作電位信號進行尖峰排序，得到排序后的信號數據；
25、獲取信號分類標準，根據所述信號分類標準對所述信號數據進行尖峰分類，得到分類數據；
26、對所述分類數據的每類尖峰進行電生理特征提取，得到所有尖峰分類的電生理特征構成的采集數據。
27、優選地，所述信號分類標準包括尖峰的峰值、上升持續時間和下降持續時間；和/或，所述電生理特征包括頻率、振幅、諧振、持續時間、上升時間、衰減時間、峰峰間隔、波峰能量、信號中心頻率和信息熵。
28、再一方面，提供了一種終端設備，包括處理器以及存儲器；
29、所述存儲器，用于存儲程序代碼，并將所述程序代碼傳輸給所述處理器；
30、所述處理器，用于根據所述程序代碼中的指令執行上述所述的基于神經探針和陣列培養芯片的神經電生理毒性評估方法。
31、該基于神經探針和陣列培養芯片的構建方法及神經電生理毒性評估方法和設備，該基于神經探針和陣列培養芯片的構建方法包括獲取基底材料、探針材料和芯片電路布局，根據基底材料、探針材料和芯片電路布局采用傳統微機電系統制造剝離工藝和微圖案印章技術進行處理，構建具有陣列神經探針的芯片基底；在芯片基底上構建與陣列神經探針對應的多通道神經細胞培養室，得到具有神經探針和陣列培養的多通道芯片；多通道神經細胞培養室與芯片基底的電極連接；其中，在芯片基底上構建與陣列神經探針對應的多通道神經細胞培養室的內容包括：在芯片基底上采用傳統微機電系統制造剝離工藝進行加工處理，得到多通道神經細胞培養室；多通道神經細胞培養室包括出入口、細胞種植層、梯度層和與陣列神經探針對應的多個培養室層，出入口與梯度層貫通連接，細胞種植層設置在每個培養室層的上方，梯度層設置在所有培養室層的下方，梯度層與芯片基底的電極連接。
32、從以上技術方案可以看出，本申請具有以下優點：該基于神經探針和陣列培養芯片的構建方法通過在構建具有呈陣列神經探針組成的芯片基底上構建多通道神經細胞培養室，實現將超薄的神經探針陣列與陣列式的培養室層進行集成，形成了完整的多通道芯片，該多通道芯片可以實現高通量神經電生理毒性的檢測，在多通道芯片上可以實現了從神經細胞培養到毒性檢測的全流程自動化和高通量化，進而顯著減少測試成本、時間和復雜本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種基于神經探針和陣列培養芯片的構建方法，其特征在于，包括以下步驟：
2.根據權利要求1所述的基于神經探針和陣列培養芯片的構建方法，其特征在于，根據所述基底材料、所述探針材料和所述芯片電路布局采用傳統微機電系統制造剝離工藝和微圖案印章技術進行處理，構建具有陣列神經探針的芯片基底包括：
3.根據權利要求1或2所述的基于神經探針和陣列培養芯片的構建方法，其特征在于，所述細胞種植層用于種植細胞以及限定培養溶液范圍；和/或，所述出入口用于引入化學物質分子進入所述梯度層中；所述梯度層用于將引入化學物質分子進行擴散構建X-Y平面內的水平梯度，以給每個所述培養室層內容提供逐漸減小輸入化學物質分子的濃度。
4.根據權利要求1或2所述的基于神經探針和陣列培養芯片的構建方法，其特征在于，所述培養室層采用支架或水凝膠材料制作的，所述培養室層的厚度為250μm；和/或，所述梯度層的厚度為400μm。
5.一種基于神經探針和陣列培養芯片的神經電生理毒性評估方法，其特征在于，包括以下步驟：
6.根據權利要求5所述的基于神經探針和陣列培養芯片的神
7.根據權利要求6所述的基于神經探針和陣列培養芯片的神經電生理毒性評估方法，其特征在于，所述待測化合物包括重金屬鉛、一氧化氮和/或河豚毒素的神經毒素化學分子。
8.根據權利要求5所述的基于神經探針和陣列培養芯片的神經電生理毒性評估方法，其特征在于，對不同梯度暴露濃度的所述梯度目標化合物通過神經探針產生的神經電生理信號進行采集、分類處理，得到采集數據包括：
9.根據權利要求8所述的基于神經探針和陣列培養芯片的神經電生理毒性評估方法，其特征在于，所述信號分類標準包括尖峰的峰值、上升持續時間和下降持續時間；和/或，所述電生理特征包括頻率、振幅、諧振、持續時間、上升時間、衰減時間、峰峰間隔、波峰能量、信號中心頻率和信息熵。
10.一種終端設備，其特征在于，包括處理器以及存儲器；
...【技術特征摘要】
1.一種基于神經探針和陣列培養芯片的構建方法，其特征在于，包括以下步驟：
2.根據權利要求1所述的基于神經探針和陣列培養芯片的構建方法，其特征在于，根據所述基底材料、所述探針材料和所述芯片電路布局采用傳統微機電系統制造剝離工藝和微圖案印章技術進行處理，構建具有陣列神經探針的芯片基底包括：
3.根據權利要求1或2所述的基于神經探針和陣列培養芯片的構建方法，其特征在于，所述細胞種植層用于種植細胞以及限定培養溶液范圍；和/或，所述出入口用于引入化學物質分子進入所述梯度層中；所述梯度層用于將引入化學物質分子進行擴散構建x-y平面內的水平梯度，以給每個所述培養室層內容提供逐漸減小輸入化學物質分子的濃度。
4.根據權利要求1或2所述的基于神經探針和陣列培養芯片的構建方法，其特征在于，所述培養室層采用支架或水凝膠材料制作的，所述培養室層的厚度為250μm；和/或，所述梯度層的厚度為400μm。
5.一種基于神經探針和陣列培養芯片的神經電生理毒性評估方法，...
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