柔性基底上石墨烯陣列的傳感行為及對細(xì)胞釋放物的檢測.pdf

1、石墨烯是一種二維(2D)周期性蜂窩狀點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)，平面由碳六元環(huán)組成的，通過不同的方式，如卷曲，翹曲或堆積，可以形成零維(0D)的富勒烯(fullerene)，一維(1D)的碳納米管(carbon nano-tube，CNT)或者三維(3D)的石墨(graphite)。作為一種新型2D平面碳材料，石墨烯因為具有優(yōu)異力學(xué)、熱學(xué)、光學(xué)、電學(xué)性能而受到外界的廣泛關(guān)注。而石墨烯特殊的結(jié)構(gòu)也使其在電化學(xué)領(lǐng)域有廣泛應(yīng)用。基于石墨烯衍生物——氧化石墨烯(

2、GO)還原得到的石墨烯（rGO）具有良好的導(dǎo)電性，且表面含有少量功能基團(tuán)，是一種理想的電化學(xué)電極材料。另外，GO易于分散、表面修飾且生物相容性良好，在細(xì)胞調(diào)控和電化學(xué)生物傳感器構(gòu)筑方面具有獨(dú)特的優(yōu)勢。而為滿足特殊環(huán)境和人體特殊構(gòu)造測試需要，開發(fā)新型的，高品質(zhì)的柔性器件越來越受到人們的關(guān)注。柔性傳感器是柔性器件非常重要的組件，傳感器的性能直接決定了柔性器件的性能。隨著柔性器件得到越來越廣泛的應(yīng)用，開發(fā)出基于石墨烯的柔性傳感器件，成為眾多研

3、究學(xué)者共同努力的方向。與剛性基底相比，基于石墨烯高柔韌性和機(jī)械強(qiáng)度，制備的石墨烯柔性電極，可以使電極與靶組織良好接觸，減少電極和組織之間的機(jī)械強(qiáng)度的不匹配，可以減少臨床應(yīng)用中產(chǎn)生的機(jī)械損傷和免疫反應(yīng)。因此受到廣泛關(guān)注。本文分別采用軟光刻轉(zhuǎn)印技術(shù)和紫外光刻微加工技術(shù)在不同剛性基底上構(gòu)筑了圖案化的GO陣列和GO/rGO微陣列。探究了神經(jīng)細(xì)胞PC12在不同剛性基底表面選擇性粘附以及其在GO/rGO微陣列表面粘附、增殖的行為。深入研究GO/rG

4、O圓盤陣列電極在不同彎曲曲率下的電化學(xué)特性，并對PC12細(xì)胞釋放物（雙氧水H2O2）進(jìn)行檢測。具體研究內(nèi)容如下:
　　1、利用軟光刻微接觸印刷技術(shù)，以表面具有微結(jié)構(gòu)的聚二甲基硅氧烷(PDMS)為轉(zhuǎn)移印章，在不同剛性基底表面制備圖案化GO薄膜。通過調(diào)節(jié)旋涂GO溶液的次數(shù)和旋涂轉(zhuǎn)速控制成膜質(zhì)量。著重探究了印章表面(0.36cm2)施加不同壓力(0.10N、0.20N、0.25N、0.35N、0.45N、0.50N、0.55N、1N)時

5、對成膜質(zhì)量的影響。研究結(jié)果表明，印章表面施加壓力為0.5N，維持12h時得到比較均勻規(guī)整的GO圖案，厚度約10nm。GO表面含有豐富的官能團(tuán)，具有很好的親水性，便于細(xì)胞粘附增殖。在不同剛性基底表面轉(zhuǎn)印GO陣列并接種PC12細(xì)胞，發(fā)現(xiàn)神經(jīng)細(xì)胞更傾向于粘附在剛度較小的GO陣列表面。
　　2、通過微加工工藝和電化學(xué)還原技術(shù)，在柔性基底上制備了與光刻尺寸相匹配的GO/rGO微陣列。對微陣列表面形貌及微觀結(jié)構(gòu)進(jìn)行了表征。研究不同形狀、不同尺

6、寸微圖案對PC12細(xì)胞粘附、增殖行為的影響。研究發(fā)現(xiàn)，GO/rGO微陣列表面接種細(xì)胞后，細(xì)胞更傾向于粘附在GO表面，并沿著GO/rGO邊界生長延伸。這種行為有利于細(xì)胞受到藥物刺激釋放的活性物質(zhì)迅速擴(kuò)散到電極表面。
　　3、探究了不同曲率下微陣列電極電化學(xué)特性的變化規(guī)律。研究結(jié)果表明，借助循環(huán)伏安測試方法優(yōu)選的微陣列電極的最佳尺寸為直徑20μm、間距60μm的圓盤陣列。在0.6V條件下，微陣列電極表現(xiàn)出良好的催化氧化H2O2的性能，