微腔阵列式多功能生物传感器

标准平面工艺和微机械加工技术使大规模生产生物传感器成为可能。然而直到现在，微型酶传感器上的酶膜固定在转换器的顶端，在这样的结构里，薄膜附着力和薄膜的机械稳定性经常会产生问题，而且薄膜材料的微区固定很难做到，而这正是发展多功能传感器的前提。
　　Steinkuhl等051设计出了一种新的器件，将酶膜沉积在硅衬底上的各向异性腐蚀产生的锥形微腔中。在前期的研究中061，我们做了几项重要的改进：1）用2<2阵列取代了单一的微腔，使制造四功能传感器成为可能。2）将铂工作电极和Ag/AgCl参比电极集成在一块芯片上，这有助于提高传感器的重现性和稳定性，并且使用起来更加方便。此外，还制备和表征了锥形微腔阵列上集成的葡萄糖传感器和钾离子选择微电极。在本工作中，谷氨酸传感器和半乳糖传感器也被集成在一块芯片上。
　　基金项目：国家自然科学基金资助项目（69876044）功能材料与器件学报7卷2实验2.1微芯片制备是微芯片示意图。芯片尺寸为5mmX7mm，关于芯片制备的详细资料可参见。
　　2.2酶固定到完全溶解。每个锥形微腔中加入l！L壳聚糖溶液，静置干燥。用去离子水清洗以去除壳聚糖薄膜表面的残留醋酸。干燥以后，将片子浸入2. 51戊二醛中5min.取出干燥，分别在几个锥形微腔中加入l！L 1000U/ml谷氨酸氧化酶和半乳糖氧化酶。干燥以后，用去离子水清洗掉未固定的酶，自然干燥待用。
　　微芯片示意图解3结果和讨论3.1壳聚糖薄膜的半透性尿酸，抗坏血酸中，以50mV/s的扫描速率，对（1）裸电极和（2）带壳聚糖膜的电极进行循环伏安扫描，结果显示在。
　　在Hi2溶液中，带壳聚糖薄膜的电极的响应电流略有减少，而在抗坏血酸溶液中响应电流几乎下降至空白电流，K3Fe（CN）6和尿酸的氧化峰完全消失。很明显象H2O2那样的小分子可以通过壳聚糖薄膜，但象K3Fe（CN）6，尿酸和抗坏血酸这样的大分子则无法通过。因此，壳聚糖薄膜能够在抑制干扰中发挥作用。
　　3.2响应时间壳聚糖薄膜不仅用来将酶固定在工作电极上，而且还用来防止像尿酸和抗坏血酸等的干扰，但是响应时间也会有所延长。
　　是半乳糖传感器的响应时间曲线，它的to.；是100s，但是用BSA和戊二醛固定酶膜的半乳糖传感器的响应时间小于30s. 3.4温度影响研究了温度对响应电流的影响。谷氨酸传感器和半乳糖传感器显示出相似的响应规律，开始响应电流随着温度上升而增加，到40oC开始随着温度升高而减少。这是因为工作电极上的酶在较高的温度下会部分地失去它的活性。为了消除温度的影响，测定样品时的温度必须与标准测定时的温度一致，或根据温3.3pH值影响显示了pH值对响应电流的影响，最适宜的pH值范围是6.5 ~7.5.为了使pH值能同人血的pH值保持一致，选择磷酸盐缓冲液（pH响应电流的温度影响曲线（a）谷氨酸传感器（b）半乳糖传感器3.5传感器的校正曲线a、b分别是谷氨酸传感器和半乳糖传感器校正曲线（常温25oC），线性范围：谷氨酸为0.1~6.0mmol/L，半乳糖为86磷酸盐缓冲液中连续进行10次测量，结果证明了传感器有良好的精度。原始数据在表1中列出。
　　表1传感器的精度发酵液和标准人血清中，分别对传感器进行了测试。分析的结果列于表2中，与常规分光度法测量结果相比，两种方法之间的偏差很小。
　　表2光谱分析和本研宄分析结果的对比样品对象分光度法传感器偏离稀释发酵液谷氨酸人血清半乳糖4结论成功地将谷氨酸传感器和半乳糖传感器集成于同一芯片，它们的优良特性，特别是重现性和稳定性应当归功于微腔阵列结构，这种结构大大改善了酶膜的粘附性和机械稳定性，而且使大批量生产多功能生物传感器成为可能。
　　壳聚糖薄膜显示出良好的选择渗透性，在谷氨酸和半乳糖检测过程中能成功地抑制尿酸和抗坏血酸之类物质的干扰。