专利名称：基于电聚合分子印迹技术的双参数复合微传感器及制备法的制作方法
技术领域：
本发明涉及电化学传感器和分子印迹技术领域，一种基于电聚合分子印迹的双参数复合微传感器及制备法。
背景技术：
随着现代电子及生物技术的迅速发展，生物传感技术已经形成一个独立的新兴高科技领域。基于MEMS技术的生物传感器，具有微型化、集成化、智能化的优势，它的配套仪表具有便携、数字化、使用方便等优点。生物传感器的有效、快速检测的特点将为生物医学、环境检测、食品、医药工业等领域带来新的技术革命。印迹技术是20世纪分子生物学领域三大发现之一。它与内切酶的发现和PCR基因扩增技术一起，给人类生物工程带来了革命性进展。在定量免疫印迹技术(quantitativeimmunoblotting)问世以前,主要应用酶免疫化学方法分析天然及疾病相关自身抗体的抗原/表位特异性，所用的抗体来自于血浆的免疫球蛋白或随机融合的杂交瘤细胞产生的单克隆抗体，抗原为纯化或重组的自身抗原或相关多肽。以此特异性识别为基础构成的生物传感器，由于生物分子使用环境要求较高，难以长期保存等，在实际应用中遇到很多不易克服的障碍；同时，生物分子来源于生物活体，制备和纯化繁琐、昂贵。生物传感器面临低稳定性、高成本、不能在偏高或偏低的PH值和高温溶液中使用、难以与微加工技术兼容、有些分析物没有对应的识别靶分子等一系列问题，成为影响其发展的一个重要因素。另外，以单一蛋白为抗原的免疫化学方法具有不可避免的缺陷即把庞杂的免疫体系看成是多种抗原-抗体反应的简单集合。定量免疫印迹技术则能够全面反映抗体对自身抗原反应的特性，从而克服上述不足。通过定量免疫印迹方法检测混合抗体(如血清、唾液)对一组自身抗原的反应，并对结果进行多元统计分析，可以定量展示自身抗体的整体自身反应特征。通过对抗原抗体、酶和底物反应原理的研究和理解，科学家大胆提出了通过化学反应合成模拟抗体的设想，开创了一项崭新的技术-分子印迹技术。这正是获得廉价、稳定的仿生识别元件，促进生物传感器进一步发展的关键之一。生物传感器由识别元件和信号转换器组成，识别元件以适当的方式固定在转换器的表面，当待测分子与识别元件结合时，产生一个物理或化学信号，转换器将此信号转换成一个可定量的输出信号，通过监测输出信号实现对待测分子的实时测定。传统生物传感器的识别元件由生物分子构成，如酶、抗体、微生物、组织甚至完整的器官；转换器有微电极、场效应晶体管、光纤、热敏电阻和压电晶体等。生物传感器高灵敏度和特异性的优点，使其受到广泛关注。目前，用电化学方法结合谱学手段来模拟研究生物体内的某些重要生化反应，研究仿生界面上的电催化，揭示生物体内的物质代谢和能量转换，发展高灵敏度和高选择性的生化分析方法和生物分子器件的研究，已成为分析化学和生命科学的重要前沿研究领域之一。这是生物传感器向仿生分子器件发展必然。在我国这个基本进入小康社会并拥有13亿人口大国里，治病防病是提高人民生活水平、影响国计民生重大问题。生物医学研究进入了一个崭新的电子时代，生物传感器对生物医学研究的智能化发展起着至关重要的影响。临床医学经常需要同时检测两种参数，最典型的是检测肌酐与尿素。肌酐/尿素复合微传感器是针对肾功能不全病人的肾功能状态检测肌酐及尿素氮水平的。这些指标越高，代表肾功能损伤的程度越严重。这两个参数必须同时检测，单尿素氮高而肌酐不高或相反，则对诊断肾功能状态无意义。目前肌酐及尿素氮水平的表征，还必须在大医院里，采用大型分析仪进行。因此研究同时检测肌酐及尿素氮指标的传感器具有重要的临床意义。基于电聚合分子印迹的双参数复合微传感器不局限于检测肌酐与尿素，替换模板分子，就可以检测不同的生理物质分子。国际上生物传感器市场占有率与其他传感器相比只有1/8，而其中95%是葡萄糖及葡萄糖氧化酶传感器。国内的生物传感器在市场上更少见。这主要由于传感器的低稳定性、高成本的缺点的影响。仿生生物传感器具有高稳定性和特异性的优势，定能在医学检测研究方面发挥它的潜能。1975年Southern首先用印迹技术法来分析DNA,称为Southernblot ; 1979年Alwine将此法用于RNA研究,称为Northern blot ;同年Towbin等又将其扩展到蛋白质分析，取名为Western blot (WBT)，又称为Immunoblot (IBT)，即免疫印迹。在理论上可以仿制任何物质的MIPs，制成的无机离子、核酸、蛋白质、甚至细胞的MIPs近300种，并将研究聚合科学的印迹技术的重点集中到，利用计算机软件对分子进行三维设计。在 生物界，也开始将MIPs作为敏感元件与大型分析仪器相结合，对核酸、蛋白质、甚至细胞进行检测，并取得可喜的成果。近年来逐渐地将MIPs技术应用于传感器=Panasyuk等利用嫁接聚合技术在聚丙烯膜和疏水性金电极表面制备了分子印迹电容传感器，具有良好的选择性。Kriz等人将吗啡分子印迹聚合物固定在钼电极上，通过电流法测定释放出来的吗啡，其检测浓度范围为O. 01-lmg/L,检测极限达到O. Ing/mLo乌克兰的Piletsky利用胆固醇作为模板分子，十六烷硫醇作为功能单体，采用循环伏安法对聚合物进行电聚合，其检测范围为15-60 μ M0 Mullett等将分子印迹技术与表面等离子体共振技术相结合研制出了一种茶碱传感器，测量浓度范围可达到O. 4-6g/L。国内的分析化学领域对MIPs的研究也很活跃，在北京大学，研究MIPs的分子识别机理，借助紫外、红外、色谱、比表面、核磁等现代仪器分析手段以及计算机辅助模拟来设计、合成、评价具有特异性和亲和性的新型分子印迹聚合物，并对分子印迹聚合物制备的条件进行优化。他们提出了分子印迹原性的概念，用来描述一个化合物能产生高选择性和高亲和性分子印迹聚合物的能力。另外还借助间接分子印迹方法和金属离子的配位作用来扩大可被印迹的分子范围，解决一些小分子及含有分子内氢键化合物的印迹问题。同时，他们也将分子印迹聚合物应用于一些天然酶的模拟，不断探索分子印迹聚合物在催化领域的应用。防化研究院第四研究所以甲基膦酸对硝基苯酯作为分子印迹聚合物的模板分子，N-苯基-苯甲酰胺作为功能基，通过嵌埋ZnO纳米材料合成了具有"纳米通道”的新型分子印迹模拟抗体酶MIP-3，研究该酶对羧酸对硝基苯酯催化水解动力学；研究结果表明，这类模拟抗体酶，不仅具有很好的结构选择性，而且催化羧酸酯水解的能力大大提高，为合成分子印迹模拟酶和纳米材料的应用提供了新途径。分子印迹概念已经存在多年，但是，对它的实验方法及其应用，是近几年随着现代电子及生物技术的迅速发展才有了长足的进展，成为研究的热点。MIPs的稳定性远远高于天然生物分子识别元件，能够获得较高选择性和特异性的聚合物，是解决生物敏感膜稳定性差的理想材料。因此，分子印迹聚合物的研究受到人们的重视。目前MIPs生物传感器的研究更加有效的固定化方法以及重复性等，成为MIPs应用于生物传感器研究的主要瓶颈急待解决的问题。研究如何将生物传感技术与MIPs材料的固有的高稳定性优势和研究成果相结合，克服MIPs目前存在的难题是我们传感技术研究的责任和机遇。近年来，MEMS技术正在日益成熟，具备了研究使传统的分子印迹检测手段由设备较大、成本较高和能耗较高向微型化、低成本与低能耗转变的技术条件。参考文献
I. Sergey A. Piletsky, S. Subrahmanyam, Anthony P. F. Turner “Applicationof molecularly imprinted polymers in sensors for the environment andbiotechnology” Sensor Review, Volume 21 Number 4 2001 pp. 292-296.2.Toshifumi Takeuchi, Yuji Minato et al. Molecularly imprinted polymerswith halogen bonding-based molecular recognition sites. Tetrahedron Letters46(2005)9025-90273.何永红等分子印迹-仿生传感器研究进展”分析化学，2004，32 (10) :1407 1412。4. Tzong-Rong Ling，Yau Zen Syu et al. Size-selective recognition ofcatecholamines by molecular imprinting on silica—alumina gel.Biosensors andBioelectronics 21 (2005)901-9075 A. G. Mayes, M. J. Whitcombe. Synthetic strategies for the generationof molecularly imprinted organic polymers. Advanced Drug Delivery Reviews57(2005) 1742-1778.6 Kal Karim，Florent Breton et al. How to find effective functionalmonomers for effective molecularly imprinted polymers. Advanced Drug DeliveryReviews 57(2005)1795-18087 Michal Lahav et al. Tailored chemosensors for chloroaromatic acidesusing molecular imprinted Ti02 thin films on ion-sensitive field—effecttransistors. Anal. Chem. (2001) 73，720-72
发明内容
本发明的目的是公开一种基于电聚合分子印迹的双参数复合微传感器及制备法，该双参数复合微传感器在同一个复合测量池进行测量，可同时识别两种分子，具有高一致性、低成本的优点。为达到上述目的，本发明的技术解决方案是一种基于电聚合分子印迹技术的双参数复合微传感器，其在同一个芯片上设有三个分子印迹微传感器；其中，三个分子印迹微传感器一列排放，固接于基片上表面；左右两个微传感器，可同时识别两种分子，位于中间的微传感器用于差分检测的基准，扣除测试系统的背景信号与环境影响；基片下表面固接于印刷电路树脂板上表面，印刷电路树脂板一侧边设有多个外电极，多个外电极经导线分别与芯片上三个分子印迹微传感器的电极连接；在印刷电路树脂板上表面，环绕微传感器的芯片，四周设有封闭的凸壁，形成上方敞口的复合测量池，多个导线和芯片边缘封于凸壁内。
所述的基于电聚合分子印迹技术的双参数复合微传感器，其所述三个分子印迹微传感器，是三个电化学微电极系统，每个微电极系统，包括工作电极、对电极、参比电极及微反应池组成；工作电极、对电极、参比电极、微反应池为同心圆分布，位于玻璃基片或表面有绝缘层的硅片上表面；圆形工作电极位于电极系统中心，在圆形工作电极上表面，原位制备有分子印迹敏感膜，非封闭环形参比电极围于工作电极外圆，非封闭环形对电极位于电极系统的最外圈，三电极之间的间距相等，并相互电绝缘；三个分子印迹微传感器的对电极相互导通； 三个分子印迹微传感器均有环形封闭的密封环，构成圆形微反应池，微反应池池壁内径大于对电极弧形内径，固接于基片绝缘层和对电极的上方，将工作电极、对电极及参比电极围在其中；工作电极、对电极及参比电极分别经导线与印刷电路树脂板上的外电极电连接。所述的基于电聚合分子印迹技术的双参数复合微传感器，其所述基片为硅片或玻璃片；当基片为硅片时，硅片上表面覆盖二氧化硅绝缘层；当基片为玻璃时，无绝缘层；微反应池池壁为有机材料；工作电极为Au膜，对电极和参比电极为Pt膜，电极位于基片或绝缘层上表面；导线为金丝；复合测量池侧壁材料为环氧密封胶。所述的基于电聚合分子印迹技术的双参数复合微传感器，其所述三个分子印迹微传感器的工作电极上表面有基于电聚合分子印迹技术制备的敏感膜，左右两个微传感器，因分子印迹敏感膜的不同而分别识别对应的分子，中间微传感器为无模板的分子印迹敏感膜。一种基于电聚合分子印迹技术的双参数复合微传感器的制备法，其双参数复合微传感器的制造方法包括集成芯片制备、封装和敏感膜制备三部分。所述的双参数复合微传感器的制备法，其所述集成芯片的制备，包括步骤如下a_基片选择，硅片或玻璃片，并常规清洗；b-在硅片表面生长二氧化硅绝缘层，厚度约I μ m ;c-基于Lift-off技术，用光刻、溅射的工艺形成Pt薄膜的对电极与参比电极，厚度约400nm ；d-基于Lift-off技术,用光亥Ij、派射的工艺形成Au薄膜工作电极,厚度约400nm ；e-基于MEMS技术，用SU8胶在芯片的二氧化硅绝缘层表面铸成高度约30 μ m的立体环，将工作电极、参比电极、对电极围在其中，构成微反应池。所述的双参数复合微传感器的制备法，其所述封装工艺，包括步骤如下a-将加工好的集成芯片粘在印刷电路树脂板上；b-用金丝球焊的办法,将芯片的工作电极、对电极和参比电极,与印刷电路板上的外电极连接；C-用环氧密封胶手工封装法，在芯片四周筑起凸壁，所有金丝导线和芯片边缘封于凸壁内，构成敞口的复合测量池。所述的双参数复合微传感器的制备法，其所述敏感膜制备，是位于同一芯片的三个传感器，各自具有独立的三电极工作电极、对电极、参比电极，和微反应池电化学微电极系统；制备敏感膜，是用电聚合分子印迹技术，在工作电极表面原位制备分子印迹敏感膜，包括原位清洗、原位聚合和原位脱模三部分。
所述的双参数复合微传感器的制备法，其所述敏感膜制备的原位清洗，是三个电化学微电极系统表面原位制备分子印迹敏感膜前的原位清洗，包括(I)对芯片进行常规化学清洗；(2)芯片在等离子刻蚀机中用氧离子对电极表面轰击I 3min ； (3)然后，在微电极芯片上的电化学反应池中滴加H2O2 H2SO4 = 3 7，v/v的混合溶液浸泡2min ;(4)再将三电极工作电极、对电极和参比电极与电化学工作站对应连接，进行循环伏安法扫描，在电极表面通过原位氧化还原反应，达到净化的目的，此过程重复2-3次；(5)最后，用乙醇和水反复交替清洗、甩干脱水。所述的双参数复合微传感器的制备法，其所述敏感膜制备的原位聚合，包括步骤
(I)在三个电化学微反应池中分别注满预先配制好的电聚合溶液；(2)再将芯片的工作电极、对电极、参比电极与电化学工作站对应连通，在-O. 2V I. OV范围内分别用循环伏安法进行聚合，聚合圈数为30圈，生成非导电聚合膜；(3)在左右两个电化学微反应池中，注入混有相应模板分子的电聚合溶液，分别含有肌酐分子和尿素分子，而中间的电化学微反应池中注入不含模板分子的电聚合溶液。其中所述的预先配制好的电聚合溶液，选择邻氨基 酚作为聚合单体，用O. lmol/L的高氯酸溶液溶解并调节至pH值在弱酸性，和模板分子(肌酐或尿素分子)以10 I的摩尔浓度混合，通高纯氮气将溶液中的氧气排出后备用。所述的双参数复合微传感器的制造方法，其所述敏感膜制备的原位脱模，对左右两个微传感器，分别洗脱嵌入在聚合膜中各自的模板分子，包括步骤，(I)例如肌酐分子和尿素分子，先在模板分子量相对小的传感器的电化学微反应池中，其中含有尿素分子，注入I %的氨水溶液进行脱模处理浸泡12小时，再进行I分钟的低功率超声清洗；(2)然后更换新鲜的1%氨水溶液重复(I)步的程序三次；(3)最终用大量去离子水冲洗干净；(4)然后处理另一个传感器电化学微反应池，其中含有肌酐分子，在微反应池中注入O. 5mol/L的硫酸溶液浸泡四小时；(5)然后更换新鲜的O. 5mol/L硫酸溶液重复(4)步的程序三次，(6)最终用大量去离子水冲洗干净；中间微传感器的聚合膜中未嵌入模板分子，不用洗脱。本发明在对分离的分子印迹尿素传感器和分子印迹肌酐传感器研究基础上，提出基于MEMS技术与电聚合分子印迹技术相结合的双参数复合传感器。其中提出了复合微电极设计；在微反应池中，实施包括原位电聚合与超声洗脱模板分子的分子印迹程序；复合微传感器识别两种分子的测量方法。发明中所涉及的内容，尚未见报道。
图I为本发明的基于电聚合分子印迹的双参数复合微传感器结构示意图；图2为图I中的A-A剖视图；图3为图I中的B-B剖视图。图式中的标号I-硅片或玻璃2-二氧化硅绝缘层(如用玻璃就不需要)3-对电极(Pt)4-参比电极(Pt)5、工作电极(Au)6-无模板的分子印迹敏感膜
7-SU8胶铸成微反应池8-印刷电路树脂板9-印刷电路板外电极10-压焊金丝11-密封胶构成敞口的复合测量池12-工作电极的印刷电路板外电极13-对电极的印刷电路板外电极14-参比电极印刷电路板外电极
15- 一种模板分子印迹敏感膜(例如肌酐)16-另一种模板分子印迹敏感膜(例如尿素)
具体实施例方式本发明的一种基于电聚合分子印迹的双参数复合微传感器，其具体实施，以肌酐与尿素为检测对象加以说明。选择肌酐与尿素作为模板分子，邻氨基酚作为聚合单体。实施例本发明的一种基于电聚合分子印迹的肌酐/尿素复合微传感器。如图I、图2、图3所示，实施步骤如下I、首先选择硅片或玻璃作为基片(I)；2、在硅片表面生长二氧化硅绝缘层(2)(如用玻璃就不需要)；3、基于Lift-off技术,采用光刻与派射Pt薄膜400nm等工艺形成对电极(3)与参比电极⑷；4、基于Lift-off技术,采用光刻与派射Au薄膜400nm等工艺形成工作电极(5)；5、基于MEMS技术，采用SU8胶在芯片的二氧化硅绝缘层铸成高度为30 μ m的立体环(7)，将工作电极与对电极围在其中，构成微反应池；6、将加工好的集成芯片粘在印刷电路树脂板⑶上； 7、采用金丝球焊的办法，将芯片的工作电极和对电极,与印刷电路板上的外电极
(9)，通过Φ30μπι金丝(10)连接至Ij (12)工作电极的印刷电路板外电极、(13)对电极的印刷电路板外电极、(14)参比电极的印刷电路板外电极；8、采用环氧密封胶(11)手工封装构成复合测量池；9、在封装好的集成芯片上，采用电聚合方式在微电极的工作电极表面原位制备分子印迹敏感膜(6)为不含模板分子的印迹膜，(15)为肌酐分子印迹敏感膜，(16)为尿素分子印迹敏感膜。10、制备分子印迹敏感膜程序包括原位清洗、原位聚合、原位脱模三部分 三个电化学微电极系统表面原位制备分子印迹敏感膜的原位清洗，除了对芯片的常规化学清洗办法以外，芯片在等离子刻蚀机中用氧离子对电极表面I 3min ;然后，在微电极芯片上的电化学反应池中滴加H2O2 H2SO4 = 3 7，v/v的混合溶液浸泡2min，并接入电化学工作站，进行循环伏安法扫描，在电极表面通过原位氧化还原反应，达到净化的目的，此过程重复2-3次；最后，用乙醇和水反复交替清洗、甩干脱水。 三个电化学微电极系统表面原位制备分子印迹敏感膜的原位聚合，其特征在于电化学微反应池中注满预先配制好的电聚合溶液，将芯片与电化学工作站连通，在-O. 2V I. OV范围内用循环伏安法进行聚合，聚合圈数为30圈。左右两个电化学微反应池中注入的电聚合溶液混有模板分子，中间的电化学微反应池中注入的电聚合溶液中不含模板分子。预先配制好的电聚合溶液，其特征在于选择邻氨基酚作为聚合单体，用O. Imol/L的高氯酸溶液溶解并调节至pH值在弱酸性，和模板分子(肌酐或尿素分子)以10 I的摩尔浓度混合，通高纯氮气将溶液中的氧气排出后备用。 三个电化学微电极系统表面原位制备分子印迹敏感膜的原位脱模，其特征在于对复合传感器中左右两个微传感器，分别洗脱嵌入在聚合膜中各自的模板分子。先洗脱聚合膜中嵌入的模板分子量相对小的肌酐分子，在该电化学微反应池中注入1%的氨水溶 液进行脱模处理浸泡12小时，再进行I分钟的低功率的超声清洗，然后更换新鲜的氨水溶液重复上述程序三次，最终用大量去离子水冲洗干净的办法；然后处理洗脱聚合膜中嵌入的另一种模板分子尿素，采用在电化学微反应池中注入O. 5mol/L的硫酸溶液浸泡四小时，然后更换新鲜的硫酸溶液重复上述程序三次，最终用大量去离子水冲洗干净；中间微传感器的聚合膜中未嵌入模板分子，不用洗脱。11、复合传感器在检测时，使三个分子印迹微传感器位于同一个复合测量池进行测量。利用电化学工作站，采用了差分脉冲伏安法(DPV)表征传感器特性，传感器的微测量池中注入O. 01mol/L的K3[Fe (CN)6]底液，进行DPV的扫描，速度为10mV/S，脉冲振幅为50mV，脉冲宽度为50ms。对于中间的微电极系统，工作电极表面的聚合膜没有嵌入任何模板分子，脱模处理后，膜内并未产生结合位点，Fe(CN)63_离子不能到达电极表面，不会产生还原电流，因此DPV曲线基本是一条平线；而左右两个未电极系统再脱模处理后形成了大量的结合位点，使得Fe(CN)63_离子能通过这些位点到达电极表面并产生还原电流，并且此时的Aitl值最大。当对含有被检测物分子混入铁氰化钾底液，进行DPV扫描，被检测物分子与位点结合，敏感膜的空穴减少从而使得Fe(CN)63-离子到达电极表面的量相对减少，Δ i值也明显减少。由此可以获得被检测物分子浓度与Ai值变化的关系。将其作为传感器的标定曲线，计算传感器的平均灵敏度。由于传感器在制造的批量化、敏感膜的原位印迹，以及低成本的特色，传感器可在具有良好的一致性的条件下作为一次性传感器。根据标定好的灵敏度，直接检测含有被检测物分子的KJFe(CN)6]溶液，就可获得被检测物分子浓度。本发明的基于电聚合分子印迹技术的双参数复合微传感器，其三个分子印迹微传感器位于同一个复合测量池进行测量，可同时识别两种分子；左右两个微传感器，因分子印迹敏感膜的不同而分别可识别对应的分子，位于中间微传感器用于差分检测的基准，扣除测试系统的背景信号与环境影响；利用传感器的高一致性、低成本的优点，传感器作一次性使用。对同一批次传感器进行抽样标定，获得平均灵敏度，成为该批传感器的性能参数。实验证明本发明的复合传感器具有较强交叉干扰性能，采用传感器A(分子印迹肌酐传感器)识别尿素分子，其响应明显比对肌酐分子的小。肌酐和尿素的灵敏度比约为11，说明传感器具有较好的特异性能；采用传感器B (分子印迹尿素传感器)识别肌酐分子，其响应明显比对尿素分子的�。秸弑戎翟嘉�10. 7。
权利要求
1.一种基于电聚合分子印迹技术的双参数复合微传感器，其特征在于，在同一个芯片上设有三个分子印迹微传感器；其中，三个分子印迹微传感器一列排放，固接于基片上表面；左右两个微传感器，可同时识别两种分子，位于中间的微传感器用于差分检测的基准，扣除测试系统的背景信号与环境影响； 基片下表面固接于印刷电路树脂板上表面，印刷电路树脂板一侧边设有多个外电极，多个外电极经导线分别与芯片上三个分子印迹微传感器的电极连接； 在印刷电路树脂板上表面，环绕微传感器的芯片，四周设有封闭的凸壁，形成上方敞口的复合测量池，多个导线和芯片边缘封于凸壁内。
2.如权利要求I所述的基于电聚合分子印迹技术的双参数复合微传感器，其特征在于，所述三个分子印迹微传感器，是三个电化学微电极系统，每个微电极系统，包括工作电极、对电极、参比电极及微反应池组成；工作电极、对电极、参比电极、微反应池为同心圆分布，位于玻璃基片或表面有绝缘层的硅片上表面；圆形工作电极位于电极系统中心，在圆形工作电极上表面，原位制备有分子印迹敏感膜，非封闭环形参比电极围于工作电极外圆，非封闭环形对电极位于电极系统的最外圈，三电极之间的间距相等，并相互电绝缘；三个分子印迹微传感器的对电极相互导通； 三个分子印迹微传感器均有环形封闭的密封环，构成圆形微反应池，微反应池池壁内径大于对电极弧形内径，固接于基片绝缘层和对电极的上方，将工作电极、对电极及参比电极围在其中； 工作电极、对电极及参比电极分别经导线与印刷电路树脂板上的外电极电连接。
3.如权利要求I或2所述的基于电聚合分子印迹技术的双参数复合微传感器，其特征在于，所述基片为硅片或玻璃片；当基片为硅片时，硅片上表面覆盖二氧化硅绝缘层；当基片为玻璃时，无绝缘层；微反应池池壁为有机材料；工作电极为Au膜，对电极和参比电极为Pt膜，电极位于基片或绝缘层上表面；导线为金丝；复合测量池侧壁材料为环氧密封胶。
4.如权利要求I或2所述的基于电聚合分子印迹技术的双参数复合微传感器，其特征在于，所述三个分子印迹微传感器的工作电极上表面有基于电聚合分子印迹技术制备的敏感膜，左右两个微传感器，因分子印迹敏感膜的不同而分别识别对应的分子，中间微传感器为无模板的分子印迹敏感膜。
5.一种基于电聚合分子印迹技术的双参数复合微传感器的制备法，其特征在于，双参数复合微传感器的制造方法包括集成芯片制备、封装和敏感膜制备三部分。
6.如权利要求5所述的双参数复合微传感器的制备法，其特征在于，所述集成芯片的制备，包括步骤如下 a-基片选择，硅片或玻璃片，并常规清洗； b-在硅片表面生长二氧化硅绝缘层，厚度约I μ m ; c-基于Lift-off技术，用光刻、溅射的工艺形成Pt薄膜的对电极与参比电极，厚度约400nm ； d-基于Lift-off技术，用光刻、溅射的工艺形成Au薄膜工作电极，厚度约400nm ； e-基于MEMS技术，用SU8胶在芯片的二氧化硅绝缘层表面铸成高度约30 μ m的立体环，将工作电极、参比电极、对电极围在其中，构成微反应池。
7.如权利要求5所述的双参数复合微传感器的制备法，其特征在于，所述封装工艺，包括步骤如下 a-将加工好的集成芯片粘在印刷电路树脂板上； b_用金丝球焊的办法，将芯片的工作电极、对电极和参比电极，与印刷电路板上的外电极连接； C-用环氧密封胶手工封装法，在芯片四周筑起凸壁，所有金丝导线和芯片边缘封于凸壁内，构成敞口的复合测量池。
8.如权利要求5所述的双参数复合微传感器的制备法，其特征在于，所述敏感膜制备，是位于同一芯片的三个传感器，各自具有独立的三电极工作电极、对电极、参比电极，和微反应池电化学微电极系统；制备敏感膜，是用电聚合分子印迹技术，在工作电极表面原位制备分子印迹敏感膜，包括原位清洗、原位聚合和原位脱模三部分。
9.如权利要求5或8所述的双参数复合微传感器的制备法，其特征在于，所述敏感膜制备的原位清洗，是三个电化学微电极系统表面原位制备分子印迹敏感膜前的原位清洗，包括 (1)对芯片进行常规化学清洗； (2)芯片在等离子刻蚀机中用氧离子对电极表面轰击I 3min； (3)然后，在微电极芯片上的电化学反应池中滴加H2O2 H2SO4 = 3 7，v/v的混合溶液浸泡2min ； (4)再将三电极工作电极、对电极和参比电极与电化学工作站对应连接，进行循环伏安法扫描，在电极表面通过原位氧化还原反应，达到净化的目的，此过程重复2-3次； (5)最后，用乙醇和水反复交替清洗、甩干脱水。
10.如权利要求5或8所述的双参数复合微传感器的制备法，其特征在于，所述敏感膜制备的原位聚合，包括步骤 (1)在三个电化学微反应池中分别注满预先配制好的电聚合溶液； (2)再将芯片的工作电极、对电极、参比电极与电化学工作站对应连通，在-O.2V I.OV范围内分别用循环伏安法进行聚合，聚合圈数为30圈，生成非导电聚合膜； (3)在左右两个电化学微反应池中，注入混有相应模板分子的电聚合溶液，分别含有肌酐分子和尿素分子，而中间的电化学微反应池中注入不含模板分子的电聚合溶液。
11.如权利要求5或8所述的双参数复合微传感器的制造方法，其特征在于，所述敏感膜制备的原位脱模，对左右两个微传感器，分别洗脱嵌入在聚合膜中各自的模板分子，包括步骤 (1)例如肌酐分子和尿素分子，先在模板分子量相对小的传感器的电化学微反应池中，其中含有尿素分子，注入I %的氨水溶液进行脱模处理浸泡12小时，再进行I分钟的低功率超声清洗； (2)然后更换新鲜的I%氨水溶液重复(I)步的程序三次； (3)最终用大量去离子水冲洗干净； (4)然后处理另一个传感器电化学微反应池，其中含有肌酐分子，在微反应池中注入O.5mol/L的硫酸溶液浸泡四小时； (5)然后更换新鲜的O.5mol/L硫酸溶液重复(4)步的程序三次， (6)最终用大量去离子水冲洗干净；中间微传感器的聚合膜中未嵌入模板分子，不用洗脱。
全文摘要
本发明公开了一种基于电聚合分子印迹技术的双参数复合微传感器及制备法，涉及传感器和分子印迹技术，将三个电化学的微电极系统集成于同一个芯片，每个电化学的微电极系统具有自己独立的微电化学反应池；通过密封胶封装使集成芯片形成一个包含三个电化学微电极系统的敞口复合测量池；在每个电化学微电极系统的微反应池中，通过从外注入溶液可单独实施包括原位电聚合与超声洗脱模板分子的分子印迹程序，制成分子印迹传感器；复合微传感器的左右两个微电极系统，因分子印迹敏感膜的不同而分别识别两种对应的分子，位于中间的电化学微电极系统用于差分检测的基准，以扣除测试系统的背景信号与环境影响。本发明的复合微传感器，可同时识别两种分子。
文档编号G01N27/26GK102901754SQ20111021135
公开日2013年1月30日 申请日期2011年7月27日 优先权日2011年7月27日
发明者夏善红, 任振兴, 韩泾鸿, 边超, 卞贺明 申请人:中国科学院电子学研究所
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