[發(fā)明專利]一種基于微電極陣列制備酶生物傳感器的方法

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• 申請?zhí)枺?/td>: 201711370747.6
• 申請日: 2017-12-19
• 公開（公告）號: CN108152350A
• 公開（公告）日: 2018-06-12
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 劉曉亞;吳倩;許升;趙偉;朱曉潔;王乾坤;徐振宇;朱葉;林戈瑜
• 申請（專利權(quán)）人: 江南大學(xué)
• 主分類號: G01N27/327
• 分類號: G01N27/327
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發(fā)明公開了一種基于光刻蝕技術(shù)制備微電極陣列并修飾以導(dǎo)電基元及分子識別傳感涂層制備電化學(xué)酶生物傳感器的制備方法，涉及高分子材料科學(xué)、光刻蝕技術(shù)、生物免疫技術(shù)、電化學(xué)傳感器等領(lǐng)域。本發(fā)明中采用的光刻膠能夠?qū)崿F(xiàn)超高長徑比微電極陣列的制備，在二維平面結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上開發(fā)三維結(jié)構(gòu)，大大增加涂層的比表面積，為制備高靈敏度的生物傳感器提供了良好的微環(huán)境。本發(fā)明中采用的共價固定分子識別基元酶的方法實現(xiàn)了酶的有效固定，將高比表面積的優(yōu)勢進(jìn)一步擴大，所構(gòu)建的傳感器對于待分析物具有靈敏度高、特異性強、穩(wěn)定性好等優(yōu)點。光刻蝕技術(shù)與電化學(xué)傳感器的結(jié)合，可廣泛應(yīng)用于免疫分析并拓展應(yīng)用于食品安全、生物醫(yī)藥及環(huán)保監(jiān)測等領(lǐng)域。

【技術(shù)領(lǐng)域】

本專利涉及電化學(xué)傳感器領(lǐng)域及光刻蝕領(lǐng)域，尤其是涉及一種以光刻微電極陣列為基底修飾導(dǎo)電層及特異性分子識別傳感涂層的電極，并將其制備成電化學(xué)酶生物傳感器的方法。

【背景技術(shù)】

近年來，全球健康醫(yī)療系統(tǒng)面臨著人口老齡化、慢性病防治及健康醫(yī)療成本不斷增加等問題。為此，研究者們都在積極探尋實現(xiàn)疾病早期檢測與干預(yù)、疾病與患者高效管理的解決方案與新技術(shù)，在提高健康醫(yī)療服務(wù)質(zhì)量的同時降低成本。傳統(tǒng)的高性能醫(yī)療設(shè)備雖能準(zhǔn)確分析測試數(shù)據(jù)，但往往存在價格昂貴、測試時間長等問題，不利于日常生活的簡易判斷。而時下興起的便攜式電子器件雖能對數(shù)據(jù)進(jìn)行快速分析，卻存在檢測范圍過窄、檢測下限不足等問題，嚴(yán)重制約了高性能電子器件的普及。因此，制備具有寬檢測范圍、低檢測下限、高靈敏度且成本低廉的電子器件具有重要意義。

電化學(xué)傳感器是一種將生物信號轉(zhuǎn)化成電信號，檢測物質(zhì)濃度及其他生物學(xué)響應(yīng)的分析裝置。電極作為轉(zhuǎn)換元件，將濃度信號轉(zhuǎn)換成可測量的電信號作為響應(yīng)信號，實現(xiàn)對目標(biāo)分析物的定量或者定性分析。與其他方法相比，這種方法具有許多優(yōu)點，如可微型化、高靈敏度等，并且能在復(fù)雜樣品中進(jìn)行檢測等。

構(gòu)建電化學(xué)生物傳感器最重要的即是提高傳感器的靈敏度，近年來已有眾多研究者們對其進(jìn)行了深入研究。結(jié)果表明，提高傳感涂層的比表面積及涂層表面的信號傳輸是最為有效的兩種方法，如設(shè)計、改善傳感器的微觀結(jié)構(gòu)制備微電極(Microelectrode，ME)及引入導(dǎo)電基元等。微電極是電極的特征尺寸小于穩(wěn)態(tài)擴散層厚度的一類電極，通常為納米至微米級。相對于傳統(tǒng)電極，ME電極具有高傳質(zhì)速率、高電流密度、高信噪比、極小時間常數(shù)等優(yōu)點，可有效提高電化學(xué)檢測的靈敏度。然而單個微電極的絕對電流較小，一般儀器難以檢測，限制了其在分析檢測中的應(yīng)用。將多支微電極并聯(lián)組成微電極陣列(Microelectrodearrays， MEA)，可在保持單一微電極優(yōu)點的同時，有效放大響應(yīng)電流，因此微電極陣列的制備及應(yīng)用已成為分析化學(xué)研究的熱點之一。在MEA的制備過程中，控制微電極陣列的有序性、微電極尺寸、微電極間距對于微電極陣列的電化學(xué)特性至關(guān)重要。

光刻蝕是制備微電極陣列的一種有效方法，它是指在光照作用下，借助光致抗蝕劑(又名光刻膠)將掩膜板上的圖形轉(zhuǎn)移到基片上的過程。其主要過程為：首先，紫外光通過掩膜板照射到附有一層光刻膠薄膜的基片表面，引起曝光區(qū)域的光刻膠發(fā)生化學(xué)反應(yīng)；隨后，通過顯影技術(shù)溶解去除曝光區(qū)域或未曝光區(qū)域的光刻膠(前者稱正性光刻膠，后者稱負(fù)性光刻膠)，使掩膜版上的圖形被復(fù)制到光刻膠薄膜上；最后，利用刻蝕技術(shù)將圖形轉(zhuǎn)移到基片上。采用光刻蝕的方法可以精確地控制形成圖形的形狀、大小，具有可操控性、精密度高等優(yōu)點。目前已有研究者采用光刻蝕的方法制備了多種微觀圖案化的基材，證明了光刻實現(xiàn)微觀圖案化的可行性，然而，將光刻得到的微電極陣列應(yīng)用于高靈敏度電化學(xué)酶生物傳感器的制備未見報道。

【發(fā)明內(nèi)容】