[發明專利]導電水凝膠的制備方法及其細胞阻抗傳感檢測方法

有效

• 申請號: 202010104491.X
• 申請日: 2020-02-20
• 公開（公告）號: CN111303451B
• 公開（公告）日: 2021-08-17
• 發明（設計）人: 黃建永;姜楠
• 申請（專利權）人: 北京大學
• 主分類號: C08J3/075
• 分類號: C08J3/075;C08L51/02;C08L65/00;C08F251/00;C08F220/56;G01N27/02;G01R27/02
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 任巖

本發明公開了一種導電水凝膠的制備方法及其細胞阻抗傳感檢測方法，該導電水凝膠的制備方法包括：形成具有微電極陣列的導電芯片；通過導電芯片形成細胞培養腔；在細胞培養腔的微電極陣列上形成聚合水凝膠；以及通過聚合水凝膠形成具有微圖案的導電水凝膠。本發明通過電化學沉積法在微電極陣列導電芯片上制備了具有集成互穿網絡結構(IPN結構)的微圖案的軟質導電水凝膠，該導電水凝膠可以有效的替代細胞阻抗傳感技術領域中的金屬電極，結合阻抗儀在線檢測系統，有效實現了細胞阻抗傳感檢測過程中高效穩定的電荷轉移，使得細胞阻抗檢測達到了無標記、全程動態、實時分析的技術效果。

技術領域

本發明屬于細胞阻抗傳感檢測技術領域，具體涉及一種微圖案導電水凝膠的制備方法及其細胞阻抗傳感檢測方法。

背景技術

細胞阻抗傳感(Electric Cell Impedance Sensing，ECIS)是一種基于交流阻抗技術的細胞分析方法，其原理是通過測量細胞與基底電極之間的阻抗值變化來評估細胞的生理和病理狀態，能夠實時監測細胞的生長、增殖、毒性、粘附及形態變化等動態生物學過程。作為一種無標記、全程動態、實時的分析方法，ECIS在細胞研究中得到了廣泛的應用。在該領域中，用于細胞分析的交流阻抗方法大致可分為兩類：非法拉第阻抗譜法(non-Faradic Electric Impedance Sensing，NFEIS)和法拉第阻抗譜法(Faradic ElectricImpedance Sensing，FEIS)。NFEIS沒有使用任何氧化還原探針，稱為無探針細胞阻抗傳感器。FEIS則運用氧化還原探針，基于表界面探針分子轉移的原理，以用于構筑靈敏度高的傳感器。當沒有細胞粘附于基底電極時，阻抗值主要由電極/溶液界面的阻抗和溶液本身的阻抗兩部分組成。當細胞粘附于基底電極時，由于細胞膜的完整性，細胞可作為導電性差的導體在電極表面生長和增殖，電極/溶液界面局部溶液的離子環境發生改變，直接導致阻抗值升高，粘附的細胞越多，阻抗值越大；細胞發生多種生理和病理狀態變化均可通過阻抗值的變化來反應。但是傳統的基底電極主要為金屬電極，而金屬電極會造成一定的檢測局限性，例如因機械失配導致持續的異物反應和電化學性能的局限性，因此阻礙了細胞阻抗傳感方法中高效穩定的電荷轉移。

發明內容

(一)要解決的技術問題

為解決細胞阻抗傳感檢測技術領域中，金屬電極因檢測局限性造成檢測過程中電荷轉移不能高效穩定，進而影響細胞阻抗傳感檢測的技術問題，本發明公開了一種導電水凝膠的制備方法及其細胞阻抗傳感檢測方法。

(二)技術方案

本發明的一個方面提供了一種導電水凝膠的制備方法，包括：形成具有微電極陣列的導電芯片；通過導電芯片形成細胞培養腔；在細胞培養腔的微電極陣列上形成聚合水凝膠；以及通過聚合水凝膠形成具有微圖案的導電水凝膠。

根據本發明的實施例，形成具有微電極陣列的導電芯片包括：在導電襯底的導電膜層上形成光刻膠層；在具有光刻膠層的導電襯底上形成光刻膠圖案；以及基于光刻膠圖案在導電襯底上形成具有導電膜圖案的導電芯片，其中，導電膜圖案為微電極陣列。

根據本發明的實施例，通過導電芯片形成細胞培養腔，包括：在導電芯片上形成圍設微電極陣列的環形結構，其中，環形結構的內表面和微電極陣列所在的導電芯片表面之間形成細胞培養腔。

根據本發明的實施例，在細胞培養腔的微電極陣列上形成聚合水凝膠，包括：依據預設配比，將丙烯酰胺(AM)、雙醛淀粉(DAS)、陰離子摻雜劑、交聯劑、引發劑以及催化劑進行混合形成混合水凝膠；以及對混合水凝膠進行溶脹形成聚合水凝膠。

根據本發明的實施例，在聚合水凝膠中，丙烯酰胺(AM)的溶液的質量占比23％-46％；雙醛淀粉(DAS)的溶液的質量占比12％-35％；陰離子摻雜劑的質量占比5％-10％；交聯劑的溶液的質量占比10％-13％；引發劑的溶液的質量占比23％-25％；以及催化劑的質量占比2％-3％。