一种微纳米阵列电极及其制备方法和胞内电信号传感应用.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN114965974A(43)申请公布日2022.08.30(21)申请号202210424317.2(22)申请日2022.04.21(71)申请人浙江大学杭州国际科创中心地址311200浙江省杭州市萧山区经济技术开发区建设三路733号(72)发明人胡宁(74)专利代理机构杭州天勤知识产权代理有限公司33224专利代理师沈金龙(51)Int.Cl.G01N33/48(2006.01)G01N27/00(2006.01)权利要求书1页说明书7页附图6页(54)发明名称一种微纳米阵列电极及其制备方法和胞内电信号传感应用(57)摘要本发明公开了一种微纳米阵列电极及其制备方法和胞内电信号传感应用。相比于目前的三维微/纳米器件，本发明基于PET多孔膜的纳米柱微电极阵列器件工艺简单，有利于大规模加工。这一方面得益于引入可扩展的PET多孔膜，采用原子层沉积和等离子体刻蚀可以实现在大面积衬底上制备纳米级结构，另一方面采用兼容大规模工艺的光刻、磁控溅射、剥离技术，避免电子束曝光、离子束刻蚀等复杂、耗时、昂贵的工艺，有利于实现低成本的商业制造。CN114965974ACN114965974A权利要求书1/1页1.一种微纳米阵列电极的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)在聚对苯二甲酸乙二醇酯多孔膜上沉积氧化铝层；(2)沉积完成后，对聚对苯二甲酸乙二醇酯多孔膜进行刻蚀，刻蚀时分为两步刻蚀，第一步先将聚对苯二甲酸乙二醇酯多孔膜表面的氧化铝层进行选择性刻蚀，氧化铝被刻蚀掉的部分暴露出聚对苯二甲酸乙二醇酯多孔膜；第二步将暴露的表层聚对苯二甲酸乙二醇酯刻蚀，获得表面形成氧化铝纳米柱的产品；(3)在步骤(2)得到的产品上制备微电极阵列。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中氧化铝层厚度为10～50nm；步骤(1)中沉积氧化铝层时使用原子层沉积仪器，以三甲基铝和水为前驱体，以22.5sccm的流量作用100～500个循环。3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，第一步刻蚀时使用电感耦合等离子体刻蚀机，以30sccm氯气，20sccm氯化硅和5sccm氩气对突出于聚对苯二甲酸乙二醇酯多孔膜表面的氧化铝进行选择性刻蚀。4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，用氧等离子体刻蚀机进行刻蚀；暴露成为氧化铝纳米柱结构的高度为0.25～2μm。5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(3)中制备微电极阵列时，先在步骤(2)得到的产品上旋涂正光刻胶，烘烤后，然后使用光刻机进行光刻曝光，定义微电极阵图案后，用氧等离子体清洗，再通过磁控溅射先沉积一层Ti再沉积一层Au，剥离光刻胶制备图案化金属层；对电极引线进行绝缘并定义一个有效的电极区域，然后旋涂负光刻胶，烘烤后，用光刻机进行光刻曝光，再经烘烤、清洗和二次烘烤后，完成微电极阵列的制备。6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，通过磁控溅射先沉积一层Ti再沉积一层Au时，Ti层厚度为10nm，Au层厚度为50nm。7.权利要求1～6任一所述制备方法制备的微纳米阵列电极。8.一种调控与检测一体化器件，其特征在于，将权利要求7所述微纳米阵列电极固定在印刷电路板上，然后在微纳米阵列电极的中心固定用于细胞培养的培养环，微纳米阵列电极表面用于封闭培养环的底面。9.权利要求8所述调控与检测一体化器件在胞内电信号传感应用。10.一种胞内电信号传感检测方法，其特征在于，使用权利要求8所述调控与检测一体化器件进行电生理实验检测，待检测的细胞为心肌细胞或神经细胞，检测时将细胞培养在培养环内，电生理信号的采样率为15kHz，带通率为1Hz～7.5kHz；对于电穿孔，在所述调控与检测一体化器件上施加20个2～5V、200～4000μs的方波电脉冲，总时间为1～10s。2CN114965974A说明书1/7页一种微纳米阵列电极及其制备方法和胞内电信号传感应用技术领域[0001]本发明涉及细胞电生理检测技术领域，特别是涉及一种微纳米阵列电极及其制备方法和胞内电信号传感应用。背景技术[0002]心肌细胞和神经元的电生理研究是探索心脏病学和神经科学领域、研究心脏或神经退行性疾病的深层机制以及发展先进的治疗策略的基础。[0003]电生理学研究分为细胞内和细胞外记录这两大类方法。[0004]膜片钳作为金标准的细胞内记录技术，其可以与细胞形成高电阻密封并获得低电阻通道进入细胞内部，从而灵敏地记录高保真的动作电位。然而，这种细胞内记录方法具有侵入性，操作复杂，难以进行长期、大规模或并行的记录。[0005]细胞外记录方法如多电极阵列或多晶体管阵列，可提供长期、高通量的检测，同时测量数百甚至数千个细胞，但它们记录的细胞外信号质量较低，