[发明专利]一种使用声表面波谐振器的味细胞传感器及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种细胞传感器，尤其涉及一种灵敏度高、成本低、电极响应快的使用声表面波谐振器的味细胞传感器及其制备方法。

 

背景技术

细胞传感器已经成为生物传感领域的热点之一，经过多年的发展，细胞传感器已在许多领域得到广泛应用。目前，细胞传感器主要可以包括微电极阵列（MEA）细胞传感器、场效应晶体管（FET）细胞传感器、光寻址电位细胞传感器（LAPS）、膜片钳细胞传感器[12,13]、免疫细胞传感器等。但是上述技术所采用的电极一般都比较昂贵，而且大多都是一次性使用，检测成本较高。丝网印刷电极是一种常见的生物和化学相容性电极，具有成本低、易加工、使用一次即抛等优势，在碳电极上可以修饰细胞、各种抗原抗体或受体蛋白而制备出特异性检测一体化电极，至今已经血糖、血液重金属检测、味觉敏感等领域被广泛使用。但是电化学阻抗谱分析仪器往往具有体积较大、价格昂贵等特点，难以满足现场快速检测的需要。此外，现有细胞传感检测系统通常需要大型的电化学或者生化分析仪器设备，投资成本、使用维护成本都非常高昂。并且这些仪器设备通常体积都比较庞大，需要占用大量的实验室面积，这就导致了现有细胞传感技术系统很难满足便携式和低成本使用的需求。

声表面波(SAW)是英国物理学家瑞利在研究地震波的过程中偶尔发现的一种能量集中于地表面传播的声波，声表面波是沿物体表面传播的一种弹性波。至今许多许多科研工作者已经探索了该技术的实际应用。声表面波的快速发展为制作高灵敏度、高集成度、低成本的检测设备提供了必要的技术支撑。

中国专利公告号CN101634648B，公告日2012年6月27日，名称为超高压液相色谱-飞行时间质谱同时测定白酒中六中微量甜味剂的方法，该申请案公开了一种超高压液相色谱-飞行时间质谱同时测定白酒中六中微量甜味剂的方法。采用超高效液相色谱-飞行时间质谱联用技术，可同时检测安赛蜜、糖精钠、甜蜜素、三氯蔗糖、阿巴斯甜、纽甜六种甜味剂。其不足之处在于，该设备体积较大、检测成本较高。

 

发明内容

本发明的目的在于为了解决现有细胞传感检测系统体积较大、价格昂贵，难以满足现场快速检测的需要的缺陷，而提供一种灵敏度高、成本低、电极响应快的使用声表面波谐振器的味细胞传感器。

本发明的另一个目的在于提供一种灵敏度高、成本低、电极响应快的使用声表面波谐振器的味细胞传感器的制备方法。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种使用声表面波谐振器的味细胞传感器，包括声表面波谐振器，真空封装于一金属外壳中，所述声表面波谐振器采用ST切型石英作为压电基底材料，通过光刻工艺制备，发出的声表面频率为433MHZ，还包括丝网印刷碳电极，所述丝网印刷碳电极与声表面波谐振器相串联，丝网印刷碳电极先经过氨基酸修饰然后涂覆NCI-H716细胞悬液。在本技术方案中，丝网印刷碳电极经过氨基酸修饰，可以使得丝网印刷碳电极的工作区域适合NCI-H716细胞存活；将细胞传感器与声表面波谐振器串联使用具有更高的品质因数及频率稳定性，不易受环境影响，且可由IC工艺加工设计，具备体积小、重量轻，电极响应快速，成本低廉等优点。

作为优选，所述声表面波谐振器包括：压电基片，为ST切型石英；叉指换能器，刻蚀于所述压电基片，叉指换能器的周期节长度M=6.4μm，叉指宽度a=1.6μm，叉指间距b=1.4μm，指条对数N=120，声孔径W=640μm，叉指条的铝条厚度H=200nm。

作为优选，所述声表面波谐振器还包括：两个反射栅，分别刻蚀于所述叉指换能器的两侧，每侧的反射栅指条数目N_ref=150，两侧的反射栅与叉指换能器之间的距离s=7μm。

作为优选，氨基酸为多聚赖氨酸、丙氨酸、精氨酸、甘氨酸、亮氨酸、丝氨酸中的一种。

一种使用声表面波谐振器的味细胞传感器的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：

a）前处理：将丝网印刷碳电极45-60℃下干燥10-14h，然后用丙酮或无水乙醇超声清洗，再用超纯水浸泡5-10min，紫外照射25-35min后自然晾干待用；将石墨烯超声分散于去离子水中，得到0.3-1g/L的悬浊液，将悬浊液均匀滴涂在上述丝网印刷碳电极的工作电极区域，50-80℃下干燥，然后将氨基酸溶液滴涂在涂覆了石墨烯的丝网印刷碳电极的工作电极区域，室温下过夜，第二天用超纯水清洗4-10次，干燥后待用；