[發明專利]三維紙基電化學傳感器件其制備方法與應用

在審

• 申請號: 202010664313.2
• 申請日: 2020-07-10
• 公開（公告）號: CN111812170A
• 公開（公告）日: 2020-10-23
• 發明（設計）人: 史轉轉;郭春顯;吳小帥;李園;李長明
• 申請（專利權）人: 蘇州科技大學
• 主分類號: G01N27/30
• 分類號: G01N27/30;C01B25/45;B82Y15/00
• 代理公司: 蘇州市中南偉業知識產權代理事務所(普通合伙) 32257
• 代理人: 蘇張林

本發明公開了一種三維紙基電化學傳感器件的制備方法，包括以下步驟：步驟一：提供纖維紙、上層塑封膜以及下層塑封膜，上層塑封膜上具有與纖維紙形狀一致的開孔；步驟二：將纖維紙夾設在上層塑封膜與下層塑封膜之間，使開孔與纖維紙保持中心對齊；對夾有纖維紙的塑封膜進行封裝，使得纖維紙被塑封膜固定??；步驟三：將導電漿料印制在封裝好的塑封膜上得到電極；步驟四：將印制好的電極烘干、消毒處理后，在電極的工作區域上修飾(Fe,Mn)₃(PO₄)₂/N?CNRs納米材料，得到三維紙基電化學傳感器件。本發明還公開了由所述方法制備的三維紙基電化學傳感器件及其應用。本發明的三維紙基電化學傳感器件，可實現對三維培養細胞釋放小分子的原位、實時、高靈敏度監測。

技術領域

本發明涉及電化學傳感器技術領域，具體涉及一種三維紙基電化學傳感器件及其制備方法與應用。

背景技術

細胞是生命研究中的基本功能單元，對其進行生化分析可以為生物和醫學領域的研究提供關鍵的信息。但是目前細胞的培養還主要依賴于二維的培養體系，不能夠實時監測活細胞在三維生長過程中的生理機能、結構等變化。微加工技術雖然已被用于構建復雜的支架來進行細胞的三維培養，然而這些方法通常涉及一些不常用的大型設備。因此，構建一個簡單穩定的可用于實時高靈敏監測三維培養細胞釋放小分子的便攜式傳感器件是非常有必要的。

傳統的檢測細胞釋放小分子的方法大都是先將細胞培養在培養皿中，然后把構建的電化學傳感器置于培養皿中培養液里進行測試。由于細胞與傳感器距離較遠且細胞釋放的小分子半衰期非常短，因此，這種方法使得檢測的靈敏度和準確性受到了極大的限制。此外，有人報道了將細胞直接生長在二維傳感膜上對細胞釋放小分子進行檢測，但是由于細胞在生物體內是處于三維的生長狀態，這種方法會導致細胞生長維度的不匹配，從而使得檢測結果的準確性不高。

發明內容

本發明要解決的技術問題是提供一種三維紙基電化學傳感器件，該三維紙基電化學傳感器件可實現對三維培養細胞釋放小分子的原位實時、高靈敏監測。

為了解決上述技術問題，本發明第一方面提供了一種三維紙基電化學傳感器件的制備方法，包括以下步驟：

步驟一：提供一纖維紙、一上層塑封膜以及一下層塑封膜，所述纖維紙的厚度為0.15～0.25μm，截留粒子尺寸為10～30μm；所述上層塑封膜上具有與所述纖維紙形狀一致的開孔，所述開孔的面積小于所述纖維紙的面積；

步驟二：將所述纖維紙夾設在所述上層塑封膜與下層塑封膜之間，使所述開孔與纖維紙保持中心對齊，此時纖維紙與上層塑封膜的開孔邊緣具有一定的重疊區域；通過塑封機對夾有纖維紙的塑封膜進行封裝，使得所述纖維紙被塑封膜固定住；

步驟三：通過印刷的方式將導電漿料印制在封裝好的塑封膜上得到電極，并確保電極的工作區域印在開孔內的纖維紙上；

步驟四：將印制好的電極烘干、消毒處理后，在所述電極的工作區域上修飾(Fe,Mn)₃(PO₄)₂/N-CNRs納米材料，得到所述三維紙基細胞培養電化學傳感器件；

其中，所述(Fe,Mn)₃(PO₄)₂/N-CNRs納米材料是按如下的方法制備而成：

S1.將氮摻雜多孔碳材料N-CNRs配成濃度為1～3mg/mL的水溶液，超聲分散20～80min；所述N-CNRs是按照申請號為201910510602.4的中國專利中記載的方法制備的；

S2.向步驟S1得到的溶液中加入二價Fe鹽、二價錳鹽和還原劑，充分溶解后得到混合液，控制混合液中Fe²⁺與Mn²⁺的濃度比為1:1～1:15；