用于多巴胺電化學(xué)檢測的微流控芯片研制.pdf

1、多巴胺能神經(jīng)元的缺失是導(dǎo)致神經(jīng)退行性疾病，例如帕金森病，的一種主要原因。神經(jīng)干細(xì)胞經(jīng)過誘導(dǎo)可以分化成多巴胺能神經(jīng)元，因此神經(jīng)干細(xì)胞移植被認(rèn)為是治療帕金森病的一種理想方法。為了更接近體內(nèi)的真實(shí)環(huán)境，將微流控芯片與膠原水凝膠技術(shù)相結(jié)合，可以構(gòu)建神經(jīng)干細(xì)胞的體外三維培養(yǎng)微環(huán)境。電化學(xué)檢測具有檢測靈敏度高、可微型化和集成化等特點(diǎn)，已成為微流控芯片檢測的一種主要方法。
　　本文設(shè)計(jì)并制作了一種新的微流控芯片，在芯片上集成了用作細(xì)胞培養(yǎng)室的主

2、通道、用于細(xì)胞培養(yǎng)基輸送的兩條側(cè)通道和用于多巴胺電化學(xué)檢測的3組三電極體系。該芯片有望實(shí)現(xiàn)神經(jīng)干細(xì)胞的三維培養(yǎng)以及由多巴胺能神經(jīng)元分泌出的多巴胺實(shí)時檢測，用于研究神經(jīng)干細(xì)胞向多巴胺能神經(jīng)元的誘導(dǎo)分化情況。芯片由一片聚二甲基硅氧烷(PDMS)溝道片和一片玻璃電極片組成。溝道片采用澆注成型的方法制作完成。由于在溝道片的中間區(qū)域密集分布了兩排高深寬比(3∶1)的微柱陣列，這些微柱在脫模過程中極易產(chǎn)生斷裂，為此本文研究了一種新的脫模方法。首先，

3、將PDMS預(yù)聚物和固化劑的混合比例增大到了15∶1，用于降低PDMS的彈性模量，使其在脫模時不易發(fā)生斷裂。其次，整個脫模過程在無水乙醇中進(jìn)行，乙醇會起到很好的潤滑作用，有助于脫模。最后，利用二甲基二氯硅烷對硅模具表面進(jìn)行處理，降低模具的表面能，減小PDMS與模具之間的粘附作用。為了驗(yàn)證二甲基二氯硅烷對硅模具表面進(jìn)行處理的穩(wěn)定性，對處理后的硅模具表面接觸角進(jìn)行了跟蹤測量。表面處理后第七天的模具表面接觸角與第一天相比變化量只有2.8°，而且

4、澆注出的微柱陣列沒有發(fā)生斷裂，這說明了二甲基二氯硅烷的表面處理穩(wěn)定性很好，可以滿足模具的長期使用要求。電化學(xué)檢測常用Ag/AgCl電極作為參比電極，但是Ag/AgCl在生物環(huán)境中容易出現(xiàn)降解現(xiàn)象，為此本文建立了一種Au-Au-Au三電極體系。
　　對芯片的檢測性能進(jìn)行了研究。首先，以硫酸作為測試樣品進(jìn)行了檢測，得到的伏安曲線與之前報(bào)道的Au-Ag-Au和Au-Ag-Pt三電極體系完全吻合，表明建立的三電極體系可以很好的用于電化學(xué)檢

5、測;此外，建立的三電極體系還表現(xiàn)出良好的片內(nèi)穩(wěn)定性和片間重復(fù)性。然后，對多巴胺進(jìn)行了電化學(xué)檢測。為了更貼近將來芯片的應(yīng)用環(huán)境，本文用到的多巴胺均溶解在神經(jīng)干細(xì)胞培養(yǎng)基中。獲得的多巴胺檢出限為3.92μM，線性檢測范圍為10μM～500μM。
　　為了提高芯片的檢測靈敏度，采用聚吡咯/聚對苯乙烯磺酸鈉對Au工作電極表面進(jìn)行了修飾。利用電極修飾后的芯片對多巴胺進(jìn)行了檢測，獲得的多巴胺檢出限為0.69μM，比修飾前的芯片檢出限降低了近1