[發明專利]一種體液生化分子傳感檢測微電極陣列芯片及其制備方法與在生化電解質檢測中的應用

在審

• 申請號: 202211203009.3
• 申請日: 2022-09-29
• 公開（公告）號: CN115629111A
• 公開（公告）日: 2023-01-20
• 發明（設計）人: 奚亞男;胡保帥;崔皓博
• 申請（專利權）人: 廣州鈺芯智能科技研究院有限公司
• 主分類號: G01N27/26
• 分類號: G01N27/26;G01N27/30
• 代理公司: 廣州幫專高智知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 44674
• 代理人: 顏德昊

本發明提供了一種體液生化分子傳感檢測微電極陣列芯片及其制備方法與在生化電解質檢測中的應用。芯片表面設置有數量相等的微電極、金屬引腳和連接點位，單個微電極和單個金屬引腳通過連接點位導通相連，連接點位通過芯片正面、背面的金屬線路與微電極和金屬引腳分別相連，連接點位為芯片的導通孔，并用金屬填孔實現電路導通；微電極包括參比電極、對電極、兩顆或兩顆以上的工作電極，其中至少有一顆工作電極為校準電極，令芯片具備自校準功能，在一次性同時檢測多個指標基礎上，大幅增加了穩定性與靈敏度，通過芯片結構設計簡化了微電極與金屬引腳的連接線路，降低了加工難度與成本，為生化傳感電極的設計與應用提供了新思路。

技術領域

本發明屬于生物傳感器領域，具體涉及一種體液生化分子傳感檢測微電極陣列芯片及其制備方法與在生化電解質檢測中的應用。

背景技術

目前最新型的POCT化學傳感儀器產品可實現多個樣本同時進行檢測，大幅節省檢測時間，同時使得即時檢測更為快捷。POCT器件多采用生物傳感器來實現，通過將生物酶分子固定于微型分析器件的固相界面，特異性識別分析物后采用電化學或光學方法進行檢測，并立即給出讀數。典型的基于生物傳感器的商業化POCT器件以血糖儀、血氣分析儀為代表，主要用于血糖監測、血氣及電解質分析。

針對一次性同時檢測多個物質指標的生化檢測耗材器件，目前已有相關技術，具體是將檢測特定生化分子的微電極集成在整體檢測器件上，并將其應用于多參數電化學檢測。以上技術最大的限制是在同一器件上加工多個電極檢測元件，加工步驟復雜，難度較高，且成本較大，同時檢測多個指標也導致檢測器件內部線路繁復，且同時檢測存在不同檢測點相互干擾問題，無法保證靈敏度和準確性。

有鑒于此，本發明旨在提供一種在多參數電化學檢測基礎上，降低芯片成本與加工難度、并在保證多參數同時檢測的同時提高靈敏度、準確性的電化學檢測芯片，并實現對生化電解質中多種指標的同時檢測。

鉀離子是人體中非常重要的電解質，大部分存在于細胞內，是最重要的調控酸堿代謝平衡的陽離子。正常細胞外鉀離子濃度維持在3.5×10^-3～5.5×10^-3M的相對穩定范圍內，當鉀離子水平異常時，人會感到乏力、肌肉疲乏，甚至出現呼吸困難、吞咽困難等癥狀，可能還會出現心律失常，室顫、房顫等心血管方面系統的表現。此外，鉀離子在神經傳遞、肌肉力量的維持、酶的激活和血壓調節等方面起到非常重要的作用。心肌和神經肌肉都需要有相對恒定的鉀離子濃度來維持正常的應激性。血清鉀過高時，對心肌有抑制作用，可使心跳在舒張期停止，血清鉀過低能使心肌興奮，可使心跳在收縮期停止。因此，人體血液中鉀離子的精準檢測極為重要。電化學生物傳感器因其體積小，響應快，靈敏度高等優點在生理活性物質的痕量檢測方面有重要應用。但是目前傳感器的穩定性與可靠性還需要進一步提高。

由于導電水凝膠具有高電導率、膠體穩定性、價格低廉及制備工藝簡單等優點，得到廣泛的關注。因此，本發明制備了一種以PMMA為凝膠基質的水凝膠傳感電極，可以實現對人體血液中微量鉀離子的檢測，以達到保護人體機能的目的，具體將具有高導電性的PMMA水凝膠與具有催化活性的金相復合，制備傳感檢測微電極，實現人體電解質中微量鉀離子的精準檢測。

發明內容

本發明所要解決的問題是提高現有電極的檢測靈敏度和穩定性，以實現生化電解質中針對特定微量金屬離子的檢測。有鑒于此，本發明提供了一種體液生化分子傳感檢測微電極陣列芯片及其制備方法與在生化電解質檢測中的應用。

本發明的目的是提供一種體液生化分子傳感檢測微電極陣列芯片，芯片表面設置有數量相等的微電極、金屬引腳和連接點位，微電極位于芯片正面，金屬引腳位于芯片背面，單個微電極和單個金屬引腳通過連接點位導通相連，連接點位通過芯片正面、背面的金屬線路與微電極和金屬引腳分別相連，連接點位為芯片的導通孔，并用金屬填孔實現電路導通；微電極包括參比電極、對電極、兩顆或兩顆以上的工作電極，其中至少有一顆工作電極為校準電極。

進一步，微電極形狀包括圓盤型電極，金屬引腳形狀包括矩形。