电位无标型糖化血红蛋白免疫微传感器VIP免费

DOI:10.3724/SP.J.1096.2010.00332电位无标型糖化血红蛋白免疫微传感器边超*薛茜男孙楫舟张虹夏善红(中国科学院电子学研究所传感技术联合国家重点实验室北方基地，北京100190)摘要研制了基于标准CMOS工艺和微加工技术的电位无标型免疫微传感器，可实现糖化血红蛋白浓度与血红蛋白浓度的简便检测。该微传感器包括含有信号读出电路的场效应型微传感集成芯片和一次性测试试条。微传感集成芯片由本实验室设计并经新加坡Chartered半导体公司流片制备。一次性测试试条采用微加工技术制备于柔性塑料片上，包括敏感电极阵列和三维微结构测量池。基于自组装单层膜并引入纳米金颗粒的方法，在测试试条电极表面固定抗体。采用循环伏安法和交流阻抗法对电极表面的修饰过程进行了测试和分析。该传感器对糖化血红蛋白和血红蛋白检测的线性范围分别为4～24mg/L和60～180mg/L。关键词CMOS;微加工;电位型;糖化血红蛋白;集成芯片2009-07-14收稿;2009-09-15接受本文系国家863计划资助项目(No.2006AA04Z366)、国家自然科学基金(No.60672019)资助*E-mail:cbian@mail.ie.ac.cn1引言目前，常以血糖检测来监测糖尿病病情并指导治疗。但血糖检测具有波动性和即时性，不能说明较长一段时间病情的全貌，这给合理制定治疗方案带来了一定困难。糖化血红蛋白检测，即检测血液中糖化血红蛋白浓度占全部血红蛋白浓度的比例，能反映测定前8～12星期内病人的平均血糖水平和病情控制程度，比血糖测定更有临床意义，被誉为糖尿病病情监测的“金标准”［1］。国内已逐步将糖化血红蛋白列为监测糖尿病的重要指标。目前，糖化血红蛋白测定多采用离子交换高效液相色谱分析法，难以满足糖化血红蛋白即时检测的需求。生化传感器具有体积小、便于携带、响应快、操作简便及灵敏度高等优点，已得到研究者的关注［1～3］。有关糖化血红蛋白生物传感器已有报道，例如基于石英微天平的压电型传感器［4～6］和基于酶催化反应的电流型传感器［7，8］，然而这些传感器只能检测糖化血红蛋白的浓度值。为了得到糖化血红蛋白占全部血红蛋白的比例值，必须与检测血红蛋白浓度的分光光度计结合使用。基于酶联免疫分析原理的安培免疫传感器能够实现糖化血红蛋白比例的检测，然而由于需要结合标记酶实现检测，操作步骤变得繁琐［9］。场效应管型传感器兼有离子选择电极和金属-氧化物-半导体场效应晶体管的双重特性，具有体积小、灵敏度高、响应快、检测方便、易集成化和批量生产等优点而备受关注。其在临床医学、新药开发、环境监测和有毒物质的检测中，得到了广泛应用。由于免疫结合的信号极其微弱，可被噪声淹没。因此有关场效应管型传感器的报道多集中于离子类和酶类传感器，而免疫类场效应生物传感器的报道则很少。本研究将免疫检测与场效应传感器结合，研制糖化血红蛋白快速检测免疫微传感器。此传感器利用标准CMOS工艺加工场效应传感集成芯片，采用微加工技术制备测试栅电极试条，并采用自组装与纳米技术相结合的方法实现抗体在电极表面的固定。此传感器具有无需标记、简便、快速和试剂用量少等优点。2实验部分2.1试剂糖化血红蛋白抗体、血红蛋白抗体(北京怡成生物技术有限公司);糖化血红蛋白(美国Fitzgerald公司);血红蛋白、牛血清蛋白、已二硫醇、磷酸盐缓冲液(PBS，pH7.4，10mmol/L)均购自美国Sigma公司。其它试剂购自北京化学试剂公司。测试用不同浓度糖化血红蛋白、血红蛋白标准液由PBS配制。第38卷2010年3月分析化学(FENXIHUAXUE)研究报告ChineseJournalofAnalyticalChemistry第3期332～3362.2糖化血红蛋白免疫微传感器此微型传感集成芯片与测试试条的结构示意图以及二者的连接方法如图1a所示。传感集成芯片裸片尺寸2.5mm×2.0mm。一次性测试试条尺寸13mm×35mm(图1b)。图1糖化血红蛋白微传感器结构示意图Fig.1Blockdiagramoftheglycatedhemoglobin(HbA1c)microimmunosensor2.2.1传感集成芯片采用标准CMOS工艺，由本实验室设计并经新加坡Chartered半导体公司制备。此芯片包含2对基础场效应管传感器和相应的信号读出电路，分别用于糖化血红蛋白与血红蛋白浓度的检测。其中每对基础场效应管传感器包括1个免疫敏感场效应传感器(IMFET)...