156-163CHINESEJOURNALOFAPPLIEDCHEMISTRY2024年1月第1期应用化学第41卷D01:10.19894/j.issn.1000-0518.230260三维葡萄糖电化学传感器与胶原水凝胶集成实时监测细胞代谢姚春莹！朱晓艳？刘艳玲1*（武汉大学化学与分子科学学院，武汉430072）2（武汉商学院食品科技学院，武汉430056）摘要葡萄糖代谢的实时监测不仅能够提供细胞生长状态信息，还有助于深人理解细胞代谢机制。电化学传感器已成为葡萄糖实时动态测量的重要方法之一，然而，目前报道的葡萄糖传感器大多基于二维电极，很难与三维细胞培养体系良好兼容并进行准确检测。通过在对H,O,还原具有催化作用的多孔电极表面固定葡萄糖氧化酶(COD)，制备了-一种灵敏度高、选择性好的三维葡萄糖电化学传感器。然后，将包裹了肿瘤细胞（MCF-7)的胶原水凝胶填充到三维传感器孔隙，构建了兼具细胞三维培养和电化学检测于一体的集成平台。通过实时监测MCF-7细胞培养环境中葡萄糖的浓度变化，实现了肿瘤细胞在抗癌药物作用下葡萄糖代谢能力的实时分析，为细胞能量代谢行为研究提供了一种新的评估方法关键词三维传感器；电化学检测；细胞培养；葡萄糖代谢中图分类号：0657.1文献标识码：A文章编号：1000-0518(2024)01-0156-08葡萄糖作为最主要供能物质在大部分细胞中通过有氧途径进行代谢，即葡萄糖在细胞质中被转化为丙酮酸，丙酮酸完全降解成水和二氧化碳，并释放出大量三磷酸腺苷（ATP）[2]；在缺氧条件下，丙酮酸则会在乳酸脱氢酶的作用下生成乳酸并释放较少的ATP,该过程也被称为糖酵解。细胞代谢活动越旺盛，葡萄糖消耗量越多，因此，葡萄糖消耗已经成为评价细胞生长代谢的重要指标，异常的葡萄糖代谢与多种疾病的发生密切相关。在血液中，葡萄糖浓度的偏高或偏低均会引起机体代谢紊乱,诱导糖尿病、心血管疾病等病症的发生[3-41]。在神经退行性疾病中,神经元对葡萄糖的摄取降低造成代谢产生的能量减少，长时间的能量供应不足导致突触丢失和神经元死亡[5-7]。肿瘤细胞即使在氧气充足条件下，仍然以糖酵解的代谢方式获取能量，这种反常的低产能糖代谢模式为肿瘤细胞的生长、增殖和转移提供物质基础8-9]。因此，细胞葡萄糖代谢活动的实时连续监测，对细胞代谢机制的理解、药物筛选研究和疾病临床治疗均具有重要意义目前，已经发展了多种分析方法用于细胞葡萄糖浓度的测定，包括荧光光谱法[10]、比色法[]、色谱-质谱联用法[12】、拉曼散射法[13]和电化学方法[14]等。其中，电化学生物传感器具有操作简单、...
