叉指電極修飾可以提升傳感器的靈敏度，且電極本身不具備特異性檢測功能，需要對電極進行修飾敏感膜來獲得特異性檢測的功能。敏感膜是生物化學傳感器的重要組成部分。生物敏感膜是使用有生物活性的材料作為敏感膜，需要將生物活性材料固定到微電極的工作電極上,它的固定是一項關鍵技術。生物敏感膜包括酶、微生物、免疫蛋白、DNA 單鏈等。根據(jù)不同的生物功能物質，有五大類方法:物理或化學吸附法、凝膠包埋法、共價鍵固定法、交聯(lián)法以及分子自組裝固定法。其中自組裝單層膜簡稱自組裝膜，為目前研究較多，對固體表面進行修飾為有效的分子有序組裝體系。微叉指電極陣列是以檢測電興奮類細胞如心肌細胞、神經(jīng)網(wǎng)絡等的電生理活動的一類細胞傳感器。廣東PDMS叉指電極

在微加工工藝中，主要采取硅、玻璃和高分子材料作為基底。硅作為一種半導體材料，具有良好的導電性能，作為叉指電極MEA基底時,需要在表面熱生長一層SiO2,隔離金屬層和硅基底之間的導電通路出于金屬-氧化層-硅具有光電效應，對光敏感在檢測中，光照在硅-SiO2 產生的光生電流能被金屬電極輸出到檢測電路，增加信號的噪聲幅度。在實驗中發(fā)現(xiàn)，此噪聲幅度可達幾十到幾百微伏，因此采用硅基底的 MEA 需要避光檢測。相比于硅，玻璃具有良好的絕緣性、透光性和耐熱性，具有成熟的加工工藝，在生物實驗中便于采用倒置顯微鏡觀察，被采用于 MEA 芯片的基底材料。為了降低成本，聚對二甲苯(Parylene)和聚酷亞胺 (Polyimide)也用來作為底材料。這些高分了材料具備良好的絕緣性，耐高溫，靈活的可塑性，顯示了良好的生物相容性，對細胞的活性沒有明顯的影響。在本實驗室的實踐過程中，也嘗試采用PCB板加工MEA芯片，然而工藝中電極精度受到限制，電極尺寸限于80um，遠遠低于微加工工藝的芯片加工精度。長春叉指電極研發(fā)叉指電極導電層為金屬層，采用物理方法制備，包括蒸鍍、磁控濺射、絲網(wǎng)印刷、噴墨打印。

基于生物電信號存在的測量難點，故對醫(yī)用叉指生物電極的性能提出了相應的需求：1）由于生物電具有頻率低甚至接近直流的特點，所以生物醫(yī)用電極一般要求具有良好的導電性能；2）電極電位穩(wěn)定，極化電位小，電位波動小；3）電極自身阻抗值??；4）不易產生運動偽跡；5）安放簡易且不易脫落；6）無毒無害，對人體刺激小等。目前常用的電極包括有，標準氫電極、飽和甘汞電極、Cu/CuSO4 電極以及Pb/PbCl2 電極等，但它們自身的特性和缺陷以及應用范圍不盡相同。

微又指電極可用于檢測不正常細胞，不正常細胞是由正常細胞變異而來，而正常細胞具有生命周期調亡，不正常細胞則會無限增殖，還可以轉化和轉移攻擊正常細胞，這也是產生病源及難點所在。常在低頻段實驗時發(fā)現(xiàn)，用100um寬間距20um，500um厚的電極實驗檢測 MCF-7 細胞時精度更高。不同尺寸ITO叉指電極傳感器對腺人類肺泡基底上皮細胞細胞培養(yǎng)做阻抗測量。通過阻抗分析寬 60um、間距 20um 和寬40um、間距40um兩種結構的電極發(fā)現(xiàn)，寬60um、間距20um的電極阻抗變化更明顯，證明了電極間隙小、寬度大能夠使傳感器有更好的靈敏度。借助微納米加工技術，可根據(jù)功能要求設計并制備出具有良好性能的微納米化結構、器件和裝置。

電極由兩個微電極陣列組成，其中梳為多個寬度和間距為微米級的條形電極組成。與傳統(tǒng)電極半無限線性擴散層表面不同，微叉指電極采用微米級的結構，電極表面的球形擴散場能夠使反應物的供給速率得到很大的提升，從而很大程度提高了微叉指電極的信噪比和靈敏度。模板法、光刻法、自組裝法是微叉指電極常用的制作方法。模板法是通過改變制作材料的參數(shù)間接合成并控制結構參數(shù):光刻法首先在絕緣基底上通過氣象沉積得到一層導電薄膜，然后在其表面均勻涂抹一層光刻膠并覆蓋上光刻模板，然后用光照和化學溶解制作出陣列電極。自組裝法利用納米粒子間的非共價鍵特性，能夠使其在電極表面自動形成規(guī)則的納米薄膜。柔性叉指電極的工作原理是在外界力的作用下導致彈性介質發(fā)生變形，從而引起叉指電極的電容值發(fā)生變化。Au叉指電極研發(fā)

微間距叉指陣列電極為基礎電極，結合酶的生物催化銀沉積反應來放大分析信號。廣東PDMS叉指電極

高分子材料、單獨的Si3N4、SiO2/Si3N4/SiO2的復合層常作為鈍化層的可選材料。光刻膠和聚酷亞胺是光敏感的材料，能夠在紫外光曝光下形成掩模板所設計的圖形，以暴露金屬電極位點。這些材料具有較低的介電常數(shù)(低于2.7)和良好的生物相容性。相比之下，高分子材料的鈍化層厚達幾微米，容易受到化學腐蝕，清洗的時候容易碎裂，減短芯片的壽命。硅化合物采用等離子增強型化學氣相沉積(PECVD)方法沉積在已經(jīng)形成電極,引線圖形的金屬層上，并采用刻蝕的方法將金屬電極位點暴露。SiO2/Si3N4都具有絕緣特性，其介電常數(shù)分別為7.5 和3.9。在金屬-氧化硅-硅的結構中SiO2不能有效地阻止離子的通過，因此較少單獨用來做鈍化層。SiO2/Si3N4/ SiO2的復合層結合了 Si02的絕緣性和Si3N4阻止離子通過的特性，是鐘化層的較好的選擇。單獨的Si3N4則簡化了加工的過程，但需加厚。在本實驗工作中，采用單獨的Si3N4鈍化層，厚度為800-1000nm，能達到良好的絕緣作用。廣東PDMS叉指電極

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