基于微机械电子系统的电化学电极阵列的研制.pdf

《基于微机械电子系统的电化学电极阵列的研制.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、第41卷分析化学(FENXIHUAXUE)仪器装置与实验技术第4期2013年4月ChineseJournalofAnalyticalChemistry621～626DOI：10．3724／SP．J．1096．2013．20618基于微机械电子系统的电化学电极阵列的研制赵朝辉王力甘先云朱昌安。刘成桂郑军谢国明(重庆医科大学临床检验诊断学教育部重点实验室，重庆400016)(重庆精科仪表制造有限责任公司，重庆400700)(中国电子科技集团第26研究所，重庆400060)摘要为了克服传统电化学电极反应液需要量较大、预处理繁琐和耗时的不足，本研究通过腐蚀、键合、光

2、刻、氧化、扩散和溅射等工艺在75minx25mm光学玻片上制备了基于微机械电子系统的电化学电极阵列。该电极阵列含有16个电极单元，每个单元之间的差异性≤3．7％；电极表面R=28Q，预处理时间1min；反应液量1～50。用此电极阵列构建的生物传感器实现了对大肠杆菌特异性靶分子序列的检测，检测下限达到1xl0mol／L。结果表明，此电化学电极阵列能满足多通道微量检测的需求，在其表面可方便地进行生物功能化修饰，应用范围广，实用性强。关键词电化学电极阵列；微机械电子系统；循环伏安法；计时电流法；DNA分子探针1引言近年来，对电化学生物传感器的研究集中于通过在传统电

3、极(柱状玻碳电极L1．2]、柱状金电极[3I4)和丝印电极上构建生物传感界面，实现对待测物的检测。传统电极的共同特点在于电极体系较复杂，反应底液量较大，同时检测样品数量少，生物传感界面构建前电极预处理繁琐和耗时，仅电极研磨和超声处理至少10min；基于丝网印刷技术的电极制作工艺简便，但制备出的电极表面粗糙，重复性较差。基于微机械电子系统(MEMS)器件具有体积小、精密度高和一致性好等优点J。通过MEMS可以将生物传感器敏感元件三维尺寸充分压缩，提高其检测样品数量和检测速度。因此将电化学技术与MEMS相结合，制作基于MEMS的电化学电极阵列是必要的。目前基于M

4、EMS的电极阵列大都是基于硅基底板制作的两电极体系_8～lo]，由于缺乏参比电极而导致体系的稳定性下降。本研究采用MEMS技术在75mmx25mm光学玻璃底板上一次性制作了16个反应单元，每个单元含有工作电极、辅助电极和参比电极。分别采用循环伏安法、计时电流法和交流阻抗法对此电极阵列的基础性能进行了考察，并成功实现了对大肠杆菌特异性分子序列的检测。2实验部分2．1仪器与试剂MA6光刻机(德国KarlSuss公司)；MRC943真空溅射镀膜机(美国MRC公司)；CHI660D电化学工作站(上海辰华公司)；自制电极阵列读数器、液体反应槽及孵育盒。光学玻片(北京博

5、奥公司)；金(Au，99．999％，上海有色金属研究所)；铬(cr，99．995％，上海有色金属研究所)；丝印金电极(上海斯堪公司)；2一(Ⅳ-吗啉代)乙烷磺酸(MES，0．5mmol／L，pH5．5，上海生工公司)；生物酰胺化亲和素(BPA，N—Biotinyl-3，6，9一trioxaundecane一1，11．diaminetrifluoroacetate．Avidinsaltsolution，用MES缓冲液配制成0．5mmol／L溶液)，四甲基联苯胺．过氧化氢(TMB．H：O：)；11一巯基十一烷酸，1一(3一二甲氨基丙基)-3一乙基碳二亚胺(EDC

6、，用MES缓冲液配制成0．25mmol／L的溶液)；N．羟基丁二酰亚胺(NHS，用MES缓冲液配置成浓度为0．5mmol／L的溶液)；辣根过氧化物酶．亲和素(HRP．Avidin，用PBS缓冲液按1：400进行稀释)；PBS缓冲液(100mmol／L，pH7．4，上海生工公司)；检测探针序列5．生物素．GTCAATGAGCAAAGT．3(上海生工公司)；靶探针序列5一亲和2012-06—14收稿；2012-09-25接受本文系国家自然科学基金(No．81171415)和重庆市教委科学基金(No．120320)资助项目{E—mail：guomingxie@cq

7、mu．edu．cn分析化学第41卷素一ATACC1-ITI1GCTCA，ITI1GAC(上海生工公司)；实验用水均为二次蒸馏水。2．2实验方法2．2．1电化学电极阵列的制备电化学电极阵列制备流程(图1)：(a)预处理：首先将光学玻片放在HSO一KCrO混合液中浸泡2d，除去表面吸附杂质，取出后用去离子水清洗干净，并在氮气中烘干；，黑黑{■黑ll(b)膜的生长：温度为500oC，真空度为10Pa时用真空镀膜机在预处理好的光学玻片上沉积20nm蔫；Cr，取出后再沉积50nmAu；(C)甩胶、光刻和显影：用匀胶机在初步镀膜成功的光学玻片上沉积3m负性光刻胶，在10

8、0oC烘箱里烘20min，然后在光刻机上曝光3s，在