[发明专利]心肌细胞多元活性检测的叉指排布导电纳米管传感装置

说明书

本发明公开了一种心肌细胞多元活性检测的传感装置，该装置包括PCB电路板和多组叉指电极；多组叉指电极呈中心对称分布；叉指电极包括总线和叉指电极阵列，多个叉指电极对垂直分布在总线一端组成叉指电极阵列，每两根总线的叉指电极阵列相对交错排布构成叉指电极。总线另一端与PCB电路板上的焊盘连接。叉指电极表面上固定一用于培养细胞的培养腔。所述叉指电极由沉积在PET多孔膜的导电纳米空心管构成。本发明采用铂空心纳米管阵列作为三维生物界面，具有生物相容性良好，比表面积大，与细胞更好地耦合，使得制备得到的传感器可以在实现心肌细胞电生理、生长与机械搏动信号、代谢信号多元活性同步检测的同时，极大提高各类信号的检测灵敏性。

技术领域

本发明涉及一种叉指排布导电纳米管传感器，尤其涉及一种能检测心肌细胞多元活性的传感装置。

背景技术

目前，用于心肌细胞活性的检测指标，包括心肌电信号、电阻抗、生化标志物，从而反映心肌细胞电生理、生长、代谢。然而，通常对于这些参数检测传感装置存在着孤立单一的问题，无法研究在内外因作用下心肌细胞各参数间的协同变化内在联系。同时，通常用于心肌细胞检测的传感装置常为微米尺度的平面电极，与细胞膜耦合效果较差，从而影响了检测心肌细胞电生理信号与生长与机械搏动信号的灵敏性，此外，常用的平面电化学电极也无法穿透细胞膜记录胞内的生化与活性，只能检测胞外微弱的代谢信号，因此，这些都成为了阻碍心肌细胞多参数同步高灵敏一体化分析的发展。

发明内容

本发明的目的在于针对现有心肌传感装置无法同步检测细胞电生理信号、生长与机械搏动信号、代谢信号的问题，同时微米尺度的平面电极与细胞耦合效果较差，并且无法穿透细胞膜的缺点，开发了基于叉指排布导电纳米管传感装置，用于心肌细胞电生理、生长与机械搏动信号、代谢信号的多元活性的同步检测。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：一种心肌细胞多元活性检测的传感装置，包括PCB电路板和多组叉指电极；多组叉指电极呈中心对称分布；叉指电极包括总线和叉指电极阵列，多个叉指电极对垂直分布在总线一端组成叉指电极阵列，每两根总线的叉指电极阵列相对交错排布构成叉指电极。总线另一端与PCB电路板上的焊盘连接。叉指电极表面上固定一用于培养细胞的培养腔。总线和叉指电极阵列由沉积在PET多孔膜的导电纳米管构成；

进一步地，叉指电极阵列的宽度为80～120μm，相邻两个叉指电极阵列的间距为30μm。

进一步地，所述导电纳米空心管的直径为450nm、长度为1～2μm。

进一步地，所述总线和叉指电极阵列由沉积在绝缘PET多孔膜的空心铂纳米管构成，由以下步骤制得：

(1)光刻获得叉指图案：以孔径为450nm的PET多孔膜1作为绝缘基底,采用光刻制备具有中心对称分布的多组叉指电极排布图案，获得图案化的PET多孔膜；

(2)镀电极:在步骤(1)中获得的图案化的PET多孔膜上磁控溅射30nm金或铂，去除叉指电极排布图案外的金或铂得到导电的PET多孔膜。

(3)制备空心铂纳米管阵列：以PET膜镀金属面接触铜片为工作电极，Ag/AgCl电极为参比电极，铂丝为对电极，以含有1wt％氯铂酸、0.5M盐酸的电解液在恒电流工作模式下电沉积200s，在导电的PET多孔膜的孔壁形成空心铂纳米管状结构。再利用O₂等离子体刻蚀掉PET多孔膜上未溅射金属面的部分PET多孔膜，露出直径450nm、长度1～2μm的叉指排布空心铂纳米管。

进一步地，还包括一与培养腔相匹配的培养腔盖，细胞培养腔的直径为1cm，培养腔盖采用15ml离心管盖子。

本发明的有益效果是，本发明采用铂空心纳米管阵列作为三维生物界面，具有生物相容性良好，比表面积大，与细胞更好地耦合，使得制备得到的传感器可以在实现心肌细胞电生理、生长与机械搏动信号、代谢信号多元活性同步检测的同时，极大提高各类信号的检测灵敏性。

附图说明