非損傷微測技術

非損傷微測技術是一種實時、動態的活體測定技術。通過測定進出活體材料的離子和小分子的流速這一指標反映生命活動，是生理功能研究的最佳工具之一。非損傷微測技術與其他活體測定技術有所不同，不受被測材料的限制，無需標記，無需提取樣品，就能夠獲得離子和小分子的空間運動大小和方向，具有廣闊的應用前景。

非損傷微測技術自從1974年美國海洋生物學實驗室（MBL，Marine Biological Laboratory，產生了54位諾貝爾獎獲得者的實驗室）的神經科學家Lionel F. Jaffe提出原初概念，到1990年成功應用于測定細胞的Ca²⁺流速，已經解決了眾多科學問題。今天，非損傷微測技術在生命科學、環境科學、材料科學等領域廣泛應用，在國際頂尖期刊Nature、Science、PNAS、Plant Cell、Environmental Science & Technology等發表了大量科研成果。非損傷微測技術的活體、動態和實時的測量方式，以及高分辨率和高靈敏度，將加深人類在科研領域的工作，促進對自然界的認識。

非損傷微測技術是通過微電極和微傳感器獲取離子和分子的信號，基于Nernst方程和Fick's第一擴散定律計算離子和分子的濃度和流速，能夠獲得非常細微的信號，流速能夠達到10^-12mol/cm².s。在生命科學領域，非損傷微測技術是連接生命功能的橋梁。在環境科學領域，非損傷微測技術的高靈敏度是人們探知環境惡化的預警系統。在材料科學領域，非損傷微測技術對人們認識材料在液體環境中的性能提供了一個新穎的評價手段。

技術原理

以Ca²⁺濃度梯度和Ca²⁺微電極為例說明非損傷微測技術離子選擇性微電極的工作原理。

Ca²⁺離子選擇性微電極通過前端灌充液態離子交換劑(Liquid Ion Exchanger，LIX)實現Ca²⁺的選擇性。該微電極在待測離子濃度梯度中以已知距離dx進行兩點測量，分別獲得電壓V1和V2。兩點間的濃度差dc則可以從V1、V2及已知的該微電極的電壓/濃度校正曲線(基于Nernst方程)計算獲得。D是離子的擴散常數( 單位：cm^2.sec^-1)，將它們代入Fick's第一擴散定律公式J = - D .dc/dx，可獲得該離子的流動速率(pico molNaN^-2.sec^-1) 即：每秒鐘通過每平方厘米的該離子/分子摩爾數（10^-12級）。

注：熒光染料/光纖、納米碳絲、酶電極、金屬/合金等均可用來實現對某種離子/分子的選擇性測量。

測定指標和材料

測量指標：Ca²⁺，H⁺，K⁺，Mg²⁺，Na⁺，Cd²⁺，Cl^-，NH⁴⁺，NO^3-，O² ，H₂O₂的流速
測量材料：整體→器官→組織→細胞層→單細胞→（富集）細胞器（大于5μm的樣品）
注：隨著技術的發展，非損傷微測技術能夠測量的離子和分子種類也在不斷增加，如以后可以測定Zn²⁺，Al³⁺，Fe³⁺，NO，IAA，Glu，ATP，Glucose等。

非損傷微測技術與激光共聚焦的異同、結合

非損傷微測技術與膜片鉗技術的異同、結合