柔性襯底電極主要采用絲網印刷工藝進行制備,再經低溫固化即得成品,用于采集生物電信號的傳感器。目前常使用的柔性基底材料主要有聚二甲基硅氧烷(PDMS),聚對苯二甲酸乙二醇(PET),聚亞胺(PI),聚丙烯(PP) 或聚氨基甲酸醋(PU) 等。影響柔性襯底電極性能的因素主要有電極漿料的配比,導電聚合物的組成,浙江硅叉指電極,電極結構的設計,低溫固化的溫度及時間等。具有設計靈活、小巧輕便、結構簡單、制備簡便,成本低廉等優點,浙江硅叉指電極。低溫固化型銀漿一般是由片狀銀粉、球狀銀粉(含量較少,浙江硅叉指電極,一般為控制滑移添加保障電學性能)、有機溶劑(稀釋劑)、樹脂(一般為環氧樹脂)、固化劑以及部分助劑組成。叉指電極中光刻是微納加工工藝中制備圖型化表面常用的工藝。浙江硅叉指電極

叉指電極性能的影響因素主要有兩部分,一部分是電極構成材料,主要材料有金、銀、ITO 等,金、銀電極性能較好,但是其價格較昂貴,性價比較低,而ITO電極不僅成本低,而且性能也不錯,是目前叉指電極研究較熱的材料。另一部分影響因素則是電極結構,主要有叉指數、指長、指寬比、指間距以及電極厚度等,這些參數都會給傳感器的檢測效果帶來很大影響。用電化學方法在叉指電極上沉積納米 ZnO,隨后將鏈酶親和素修飾在納米 ZnO 上,并將生物素化的球菌抗體固定到傳感器的表面。湖南石英叉指電極隨著微納技術的發展,致力于更小、更輕便、功耗更低的生物電極的制作。

在微加工工藝中,主要采取硅、玻璃和高分子材料作為基底。硅作為一種半導體材料,具有良好的導電性能,作為叉指電極MEA基底時,需要在表面熱生長一層SiO2,隔離金屬層和硅基底之間的導電通路出于金屬-氧化層-硅具有光電效應,對光敏感在檢測中,光照在硅-SiO2 產生的光生電流能被金屬電極輸出到檢測電路,增加信號的噪聲幅度。在實驗中發現,此噪聲幅度可達幾十到幾百微伏,因此采用硅基底的 MEA 需要避光檢測。相比于硅,玻璃具有良好的絕緣性、透光性和耐熱性,具有成熟的加工工藝,在生物實驗中便于采用倒置顯微鏡觀察,被采用于 MEA 芯片的基底材料。為了降低成本,聚對二甲苯(Parylene)和聚酷亞胺 (Polyimide)也用來作為底材料。這些高分了材料具備良好的絕緣性,耐高溫,靈活的可塑性,顯示了良好的生物相容性,對細胞的活性沒有明顯的影響。在本實驗室的實踐過程中,也嘗試采用PCB板加工MEA芯片,然而工藝中電極精度受到限制,電極尺寸限于80um,遠遠低于微加工工藝的芯片加工精度。
三電極微針陣列血糖濃度傳感器屬于一種酶生物傳感器,將生物酶和電極相結合來測定酶底物的濃度,隨著世界上首支葡萄糖氧化酶電極被研制出,學術界開始重視酶生物傳感器的研究并取得了迅速發展。酶生物傳感器以酶作為生物敏感基件,可以根據各種化學或物理信號轉換系統,計量得出目標測量物與酶反應產生的與目標測量測量濃度成比例關系的某種形式的信號,從而根據反應所測得的信號實現對目標物進行定量檢測的目的。相較于其他類型的生物傳感器,這種酶固化方法將酶直接固定在金屬或半導體電極的表面形成固化膜,由于酶具有專屬反應特性,有著很高的選擇性,同時具有不溶性酶的優點和電化學電極的靈敏度。又指型電容具有特殊的平面電極結構,表面空間電場特性良好,是表面電容傳感器的理想選擇。

叉指電極制備方法包括四個步驟:(1)襯底清洗。首先需要對基片進行清洗,本工作中所用二氧化硅硅片在購得潔凈硅片的基礎上,再依次進行乙醇、去離子水的超聲清洗。 (2) 光刻。光刻是一種將掩膜版上圖形轉移到襯底表面的技術,在大規模集成電路制造中有應用,其主要利用紫外光照射光刻膠使其化學性質改變,然后去除相應光刻膠,得到掩模版上的圖形,進而作為后續工藝的掩模。(3) 薄膜沉積。主要包括物理方法和化學方法沉積。(4) 剝離(lift-of)。剝離是在襯底上進行薄膜沉積后,通過去除光刻膠的方法使附著在光刻膠上的金屬脫附,直接沉積在襯底的金屬被保留,形成電極圖形。剝離工藝的優勢是操作簡單、成本低廉,而且去膠過程中不會對襯底產生刻蝕損傷。叉指電極可用于96孔電極板的制備。河南血糖測試叉指電極
柔性生物電極憑借其可延展或彎曲等力學性能優勢,同時伴隨著微納工藝、材料科學等技術的發展。浙江硅叉指電極
為保證叉指電極的良率和性能,所有工藝步驟均在超凈間內完成,采用剝離工藝進行電極制作。首先,利用熱氧化生長500 nm 二氧化硅硅片以確保襯底的絕緣性。將硅片用乙醇、超純水超聲清洗,并氮吹干燥保證表面潔凈。然后旋涂光刻膠,前烘后進行光刻,其中不同尺寸的叉指電極選用不同尺寸的掩膜版。在光刻、顯影將電極圖形轉移至二氧化硅襯底后,用氧等離子體刻蝕去除殘膠。然后電子束蒸發沉積一層 10nm/70nm 的Cr/Au,其中Cr為金電極的黏附層。依次在乙醇、超純水中進行超聲清洗,完成剝離后切片即得到叉指電極傳感器。浙江硅叉指電極
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