基于微机电系统技术与纳米金自组装膜的安培型免疫传感器研究.pdfVIP

第34 卷 分析化学 （FENXI HUAXUE ） 研究报告 第5 期 2006 年5 月 Chinese Journak of Anakyticak Chemistry 608 ~ 612 基于微机电系统技术和纳米金自组装膜的 安培型免疫传感器研究 许媛媛 边 超 陈绍凤 夏善红” （中国科学院电子学研究所 传感技术国家重点实验室，北京 100080 ） 摘 要 基于微机电系统（MEMS ）技术制备安培型免疫传感器，并利用基于硫醇单层膜的纳米金单层膜自组 装技术设计传感器界面，用于固定人免疫球蛋白（IgG ）抗体，研制了一种新型的安培型免疫传感器。采用 MEMS 技术，在硅片上制备微型的三电极系统以及SU-8 反应池。基于自组装技术，先在金电极上自组装巯基 乙胺单层膜，利用膜上氨基与纳米金共价结合组装纳米金单层膜，得到可用于固定抗体的界面。实验探讨了 影响抗体固定的主要实验参数和条件；考察了采用此固定化方法传感器的响应性能，与金电极直接吸附固定 法和戊二醛共价交联固定法进行了比较。对IgG 检测的实验结果表明，采用纳米金自组装膜固定抗体，具有 活性高、非特异性吸附小、检测线性范围宽等优点。并且，基于MEMS 技术的安培型免疫传感器具有微型化、 与集成电路工艺相兼容、易于实现传感器的阵列化和实时多参数检测等优点。 关键词 微机电系统，纳米金，自组装膜，安培型免疫传感器 ! 引 言 ［1，2 ］ 近几年来，电化学免疫传感器在免疫生物分析领域受到了极大的关注 。其中安培型免疫传感 ［3 ，4 ］ 器具备操作简单、灵敏度高等优点，因而具有广阔的发展前景 。传统的安培型免疫传感器大多采用 丝网印刷电极和块体电极，与集成电路工艺不兼容，不易于微型化和大批量生产，并且生产成本高，从而 限制了其在临床的应用和发展。本研究采用MEMS 技术制备了分别以“金、铂、铂”为电极材料的微型 三电极系统作为安培型免疫传感器的工作电极、对电极和准参比电极，使得传感器的制备工艺与集成电 路工艺相兼容，易于实现阵列化和实时多参数检测。 在免疫传感器的制备过程中，抗体的固定是至关重要的。目前常用的固定方法有物理吸附、共价键 合以及凝胶包埋等［5 ~ 7 ］。近年来，以纳米粒子构建各种纳米结构功能膜越来越受到人们的青睐。纳米 尺寸的金颗粒具有比表面积大、吸附力强、生物相容性好等物理化学特性，它在材料学、电子学、生物医 ［8 ，9 ］ 药以及临床诊断等研究领域均有应用 。另外，采用自组装技术可以构建有序、超薄、重复性好且具 有良好生物相容性的自组装膜（SAMs ），将其用于生物分子的固定有利于提高传感器的灵敏度、响应速 度和重复性。此外，SAMs 能阻止溶剂分子或离子接近电极表面，减小双电层的厚度，从而降低非法拉 ［10 ］ 弟电流的影响，进一步提高检测灵敏度 。本实验利用MEMS 技术结合纳米金自组装技术，在传感器 ［11］ 的金电极表面组装巯基乙胺（Cys ）单层膜，然后利用氨基与纳米金之间的共价结合作用 ，在Cys 膜上 组装一层纳米金粒子（nanogokk ）单层膜，建立了一个Au/ Cys/ nanogokk 结构的传感界面，用于固定IgG 抗体，研制安培型免疫传感器。实验表明，该传感器界面的生物相容性好，抗体的固定量大，免疫反应活 性高，性能明显优于采用金电极表面直接吸附和戊二醛交联固定抗体的传感器界面。 # 实