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金叉指電極設計

來源: 發布時間:2023-08-04

MEMS加工技術主要包括光刻、鍍膜、刻蝕。光刻是將掩模板上的圖形通過光刻膠轉移到基底上,主要分為紫外光刻和電子束光刻兩類。紫外光刻中,通常光刻膠涂布在需要被刻蝕的加工層上,掩模板直接壓在光刻膠上,在紫外光曝光下,透光區和不透光區的光刻膠發生相反的反應,顯影后形成所需要的圖形。電子束光刻中無需光刻板,避免了光散射的缺點,能提高光刻的精度,通常在 10nm 以上,高于紫外光刻微米級的精度。鍍膜是將材料沉積在基底上,通常沉膜的方法因材料而異。在硅工藝中,硅化合物采用等離子增強化學氣相沉積(PECVD)或熱生長。金屬薄膜在 MEMS中常用作傳感電極,采用濺射或蒸發將粘附層和工作層金屬均勻一致地沉積于基底上。電極陣列導電層與生物組織無需直接接觸就能夠通過電容耦合的形式對生物信號進行采集。金叉指電極設計

可用于水環境中檢測大腸桿菌的叉指電極生物傳感器,該傳感器是通過在叉指電極陣列上修飾生物分子制備得到。首先利用微制造技術通過蒸發鍍膜、光刻、濕法腐蝕等工藝在基底上制備叉指微電極陣列,然后利用生物修飾技術在叉指電極陣列的微間隙中捕獲大腸桿菌,進而在叉指電極表面產生銀沉淀,使叉指電極導通。通過測量叉指電極的電導值,可實現對大腸桿菌的定量檢測分析。這種叉指電極生物傳感器不但可用于大腸桿菌的檢測,還可應用于其它微生物的檢測。佛山Pt叉指電極硅基生物叉指電極已成研究熱點。

在各類生物傳感器中,葡萄糖傳感器在食品、醫藥和生物等領域均有應用。據資料顯示,到2030年,全球糖尿病患者達到5.5億。在診斷及*****的過程中,葡萄糖濃度檢測是必不可少的。現在檢測葡萄糖濃度的方法主要有比色法、熒光法、色譜法和電化學法等,其中電化學法以便捷、操作簡單、價格低廉等優勢成為重要檢測手段。電化學法一般采用的為叉指電極或三電極系列作為檢測信號和電信號傳輸的工具,若采用體內葡糖糖檢測,則需要采用柔性電極。

叉指電極生物傳感器的制備采用表面生物化學修飾技術完成,具體修飾過程如下: ( 1)清洗叉指電極基底,為了在叉指微電極陣列的微間隙中固定生物分子,依次用無水乙醇、氫氧化鈉溶液和去離子水分別清洗基底;(2)硅烷化處理,將清洗后的叉指電極基底浸泡在含有硅烷化試劑的乙醇溶液中24小時,將硅烷化試劑修飾在叉指電極微間隙中的玻璃表面,用乙醇沖洗后基底用氮氣吹干;( 3)活化處理.將硅烷化的叉指電極基底浸泡在戊二醛溶液中1小時,將戊二醛修飾在硅烷化試劑表面,然后用清水沖洗;( 4) 固聯捕獲單克隆抗體. 在活化的叉指電極基底表面滴加含有捕獲單抗的PBS緩沖液,在37°C下保溫1小時,將捕獲單抗固定在戊二醛上,然后用 PBS 清洗以除去多余的和弱固定的捕獲單抗。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生變形,從而引起叉指電極的電容值發生變化。

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。叉指電極中光刻是微納加工工藝中制備圖型化表面常用的工藝。陶瓷叉指電極生產

生物傳感器領域內,襯底材料主流發展方向之一。金叉指電極設計

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