本發(fā)明涉及生物傳感器領(lǐng)域，尤其是涉及一種多位點檢查區(qū)、微電極陣列及其制備方法，用于多活性位點神經(jīng)遞質(zhì)檢測。

背景技術(shù)：

大腦是由1400多億個神經(jīng)元細胞組成的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，起著感知外部世界及協(xié)調(diào)機體器官活動的作用，神經(jīng)元的樹突及軸突只有與匹配的受體才能進行神經(jīng)行為的信息傳送。神經(jīng)遞質(zhì)是神經(jīng)元間聯(lián)系的重要紐帶，在中樞神經(jīng)系統(tǒng)、外周植物神經(jīng)系統(tǒng)和激素介導(dǎo)的內(nèi)分泌及外分泌活動中起著極其重要的作用。其與多種功能性疾病和病變息息相關(guān)，例如谷氨酸是與中風(fēng)有關(guān)的神經(jīng)遞質(zhì)，大腦缺血缺氧后，谷氨酸過度釋放，對神經(jīng)元造成毒性損害作用；多巴胺與帕金森癥、抑郁癥有關(guān)，其濃度受精神因素影響，傳遞亢奮和歡愉的信息。神經(jīng)遞質(zhì)也參與維系腦部血液的循環(huán)。近年來國內(nèi)外對神經(jīng)遞質(zhì)的研究還表明在病理情況下神經(jīng)遞質(zhì)與腦血管病、顱腦外傷密切相關(guān)，甚至影響腦的繼發(fā)性病變。

在神經(jīng)遞質(zhì)電化學(xué)信號的測試中，由于檢測在胞外進行，受到檢測器件結(jié)構(gòu)和客觀環(huán)境白噪聲的限制所測得的信號(幅度為皮安級)易被干擾淹沒，神經(jīng)遞質(zhì)的釋放量(納摩到微摩級)不能精確測得。現(xiàn)有的微電極陣列存在因電極尺寸小造成的阻抗、熱噪聲增大等問題。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

鑒于現(xiàn)有方案存在的問題，為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)方案的不足，本發(fā)明提出了一種多活性位點神經(jīng)遞質(zhì)檢測用平面微電極陣列及其制備方法。

根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供了一種多位點檢測區(qū)，用于多活性位點神經(jīng)遞質(zhì)檢測，包括：檢測電極本體；以及納米復(fù)合薄膜層，設(shè)置在所述檢測電極本體上。

根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，提供了一種平面微電極陣列，包括基底，多個多位點檢測區(qū)設(shè)置在基底上的中心位置；以及多個觸點，設(shè)置在所述基底表面的周邊區(qū)域；所述每一觸點與一圓形微電極或弧形微電極相對應(yīng)，由導(dǎo)線進行電連接。

根據(jù)本發(fā)明的又一個方面，提供了一種平面微電極陣列的制備方法，包括：在基底表面上形成導(dǎo)電圖案，所述導(dǎo)電圖案包括位于基底表面中心位置的多個多位點微檢測區(qū)的檢測電極本體；以及在所述檢測電極本體上形成納米復(fù)合薄膜層。

從上述技術(shù)方案可以看出，本發(fā)明具有以下有益效果：

(1)平面微電極陣列多位點微檢測區(qū)的電極上設(shè)置納米復(fù)合薄膜層，提高了遞質(zhì)電催化能力，降低了電極阻抗、熱噪聲等。

(2)多位點微檢測區(qū)圓形微電機被三個弧形微電極圍繞，可以對神經(jīng)細胞的四個活性位點的探測。

(3)平面微電極陣列基底材料選用石英玻璃、聚氯乙烯或聚碳酸酯，具有較好的生物相容性。

附圖說明

圖1為本發(fā)明實施例多活性位點神經(jīng)遞質(zhì)檢測用平面微電極陣列的示意圖；

圖2圖1中多位點微檢測區(qū)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為制作圖1平面微電極陣列個流程示意圖。

【主要元件】

10-平面微電極陣列； 1-基底； 2-觸點；

3-導(dǎo)線； 4-多位點微檢測區(qū)； 41-圓形微電極；

42-弧形微電極； 5-絕緣層； 6-納米復(fù)合薄膜層。

具體實施方式

本發(fā)明某些實施例于后方將參照所附附圖做更全面性地描述，其中一些但并非全部的實施例將被示出。實際上，本發(fā)明的各種實施例可以許多不同形式實現(xiàn)，而不應(yīng)被解釋為限于此數(shù)所闡述的實施例；相對地，提供這些實施例使得本發(fā)明滿足適用的法律要求。

為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合具體實施例，并參照附圖，對本發(fā)明進一步詳細說明。

本發(fā)明通過對平面微電極陣列表面進行納米復(fù)合材料修飾，獲得適用于多活性位點神經(jīng)遞質(zhì)檢測的平面電極陣列芯片，克服了以往神經(jīng)微電極單點檢測細胞分泌以及神經(jīng)細胞與電極不易貼附的缺點，具有高靈敏度、低阻抗、生物相容性好的優(yōu)點。

本發(fā)明提供了適用于一種多活性位點神經(jīng)遞質(zhì)檢測的微電極陣列極及其制備方法。

本發(fā)明實施例提供一種多活性位點神經(jīng)遞質(zhì)檢測用平面微電極陣列10，如圖1所示，該平面微電極陣列10包括基底1，基底1可以為正方形、長方形、圓形等，優(yōu)選為正方形，厚度為0.5mm～1mm，基底1優(yōu)選為邊長45mm的正方形。其采用石英玻璃、聚氯乙烯或聚碳酸酯等生物相容性好的材料制成。

基底1上設(shè)置多個觸點2、多條導(dǎo)線3及多個多位點微檢測區(qū)4，其中，

多個多位點微檢測區(qū)4設(shè)置基底1表面的中心位置，多位點微檢測區(qū)4的數(shù)量可以根據(jù)實際檢測需要設(shè)定，本實施例中多位點微檢測區(qū)4為14個，呈三排，左右對稱分布，在對稱的左側(cè)或右側(cè)中的每一排中，每相鄰的兩個檢測區(qū)，距離約為500μm。

每個多位點微檢測區(qū)4如圖2所示，包括1個圓形微電極41、3個弧形微電極42，采用可塑性好的鉑或銥，厚度介于200到280nm之間。該圓形微電極41直徑為8μm～15μm，優(yōu)選為10μm，其被3個弧形微電極42圍繞，3個弧形微電極42與圓形微電極41之間的距離為單個神經(jīng)細胞的平均半徑，約為5μm，弧形微電極42的內(nèi)徑為10μm～19μm，優(yōu)選為14μm，外徑為15μm～25μm，優(yōu)選為18μm。圓形微電極41和弧形微電極42均連接有導(dǎo)線3，優(yōu)選為導(dǎo)電薄膜引線，本實施例中，連接形微電極41和弧形微電極42的四條導(dǎo)線呈“十”字布置。該多位點微檢測區(qū)4可實現(xiàn)神經(jīng)細胞的四個活性位點的探測。

本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解，每個神經(jīng)細胞有多個鈣離子釋放活性位點，實際檢測中，活性位點越多越好，但考慮實際微電極工藝制備限制條件，以及，微電極設(shè)計的分布式電容影響，所以本發(fā)明以四個活性位點為例進行說明。

觸點2設(shè)置在基底1表面的周邊區(qū)域，其數(shù)量與微電極的數(shù)量一致，本實施例為56個，多位點微檢測區(qū)4中的每個微電極均通過導(dǎo)線3連接至一個觸點2，如圖1所示，本實施例中56個觸點2排列為方形。本實施例中觸點2和導(dǎo)線3均采用與微電極相同的材料與微電極一起形成，觸點2的機械強度能夠承受標(biāo)準電子元器件中彈性金屬探針?biāo)斐傻膲毫Α?/p>

該平面微電極陣列10還包括絕緣層5，覆蓋基底1表面，僅暴露微電極及觸點2，該絕緣層選用生物相容性好的有機或無機絕緣材料形成，優(yōu)選二氧化硅、氮化硅或聚酰亞胺，厚度為500μm～1000μm，優(yōu)選為800μm。

多位點微檢測區(qū)4的圓形微電極41、弧形微電極42均未被絕緣層5覆蓋，其上設(shè)置納米復(fù)合薄膜層6，優(yōu)選鉑黑石墨烯或納米金石墨烯，厚度0.05μm～0.2μm，優(yōu)選為0.1μm。該納米復(fù)合薄膜層能夠增大比表面積，提高遞質(zhì)電催化能力，檢測到更低的遞質(zhì)氧化電流。

進行多活性位點神經(jīng)遞質(zhì)檢測時，將離體動物的神經(jīng)組織或培養(yǎng)的神經(jīng)細胞，與多位點微檢測區(qū)4緊密接觸，再結(jié)合配套的檢測系統(tǒng)，即可開展動物離體神經(jīng)信息或培養(yǎng)細胞的雙模檢測。

本發(fā)明實施例還提供一種制作上述多活性位點神經(jīng)遞質(zhì)檢測用平面微電極陣列的制備方法。包括以下步騾：

S101清洗基底1；

以玻璃基底為例，將基底1在飽和重鉻酸鉀濃硫酸混合液浸泡24小時，依次通過丙酮、乙醇、去離子水超聲清洗，獲得干凈的基底1，如圖3中(a)所示。

S102在基底1表面上設(shè)置導(dǎo)電圖案；

具體的在基底1上旋涂一層正性光刻膠AZ1500，厚度為0.5μm～2μm，優(yōu)選為1μm，如圖3中(b)所示；

通過掩模板曝光、顯影后形成多位點微檢測區(qū)中的弧形微電極42、圓形微電極41和觸點2、導(dǎo)線3的圖案，如圖3中(c)所示；

隨后在帶有光刻膠圖案的基底1表面依次濺射厚度50nm的Ti種子層，和厚度為250nm的PT薄膜層，Ti種子層增加Pt導(dǎo)電薄膜層與基底1的粘附性，如圖3中(d)、(e)所示；但Ti種子層并不是必須的，在本發(fā)明的其他方案中，Ti種子層可以省略；

采用剝離工藝去除基底1上的光刻膠圖案及其上Ti/Pt薄膜層，留下所需多位點微檢測區(qū)4、引線3及觸點2，如圖3中(f)所示。

S103設(shè)置暴露微電極和觸點的絕緣層5；

在制備好Pt薄膜層的基底表面，采用PECVD蒸鍍氮化硅(Si₃N₄)絕緣層，厚度0.6μm～1μm，優(yōu)選為800μm，如圖3中(g)所示；

通過光刻和SF₆等離子刻蝕的方法，僅暴露出弧形微電極42、圓形微電極41和觸點2，保留導(dǎo)線3表面覆蓋的氮化硅絕緣層，如圖3中(h)所示；

S104在微電極上設(shè)置納米復(fù)合薄膜層6。

采用電鍍的方法在弧形微電極42、圓形微電極41表面修飾一層納米復(fù)合材料如圖3中(i)所示，厚度0.05μm～0.2μm，優(yōu)選為0.1μm，納米復(fù)合薄膜層6，優(yōu)選為鉑黑石墨烯或納米金石墨烯。

應(yīng)注意，附圖中各部件的形狀和尺寸不反映真實大小和比例，而僅示意本發(fā)明實施例的內(nèi)容。

實施例中提到的方向用語，例如“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”等，僅是參考附圖的方向，并非用來限制本發(fā)明的保護范圍。并且上述實施例可基于設(shè)計及可靠度的考慮，彼此混合搭配使用或與其他實施例混合搭配使用，即不同實施例中的技術(shù)特征可以自由組合形成更多的實施例。

需要說明的是，在附圖或說明書正文中，未繪示或描述的實現(xiàn)方式，均為所屬技術(shù)領(lǐng)域中普通技術(shù)人員所知的形式，并未進行詳細說明。此外，上述對各元件和方法的定義并不僅限于實施例中提到的各種具體結(jié)構(gòu)、形狀或方式，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可對其進行簡單地更改或替換，例如：

(1)形成導(dǎo)電圖案的方式可以采用涂覆金屬層后采用光刻工藝構(gòu)圖刻蝕代替。

(2)除非特別描述或必須依序發(fā)生的步驟，上述步驟的順序并無限制于以上所列，且可根據(jù)所需設(shè)計而變化或重新安排。

以上所述的具體實施例，對本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和有益效果進行了進一步詳細說明，應(yīng)理解的是，以上所述僅為本發(fā)明的具體實施例而已，并不用于限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。