[实用新型]一种用于细胞表面区域ATP检测的敏感微电极

说明书

本实用新型公开了一种用于细胞表面区域ATP检测的敏感微电极。它包括绝缘层、第一导电层和开孔层；所述的第一导电层设置于绝缘层上表面，第一导电层中包含一组或多组电极、信号线和焊盘，电极通过信号线与焊盘相连；所述的开孔层覆盖于第一导电层的上方，且在所述的电极上方位置开设有通孔，所述通孔的孔壁与下方的电极上表面构成敞口的槽腔；所述槽腔内设有与下方电极接触的第二导电层，第二导电层上表面与通孔的孔壁共同围合成不透水的液体盛装凹槽，且第二导电层的上表面分布有若干个百纳米级凹坑。本实用新型的敏感微电极实现了单细胞表面区域的ATP释放的检测，且响应速率快，灵敏度高，在研究单细胞ATP释放机理方面有广阔的应用前景。

技术领域

本实用新型涉及一种敏感微电极，更具体的说是一种用于细胞表面区域ATP 检测的敏感微电极结构。

背景技术

三磷酸腺苷(ATP)不仅是生物细胞内储能供能的重要物质，也是细胞内或细胞间不可或缺的信息递质,在神经信息调控、抑郁样行为调节、凋亡细胞清除等生理过程中有重要意义，因此对细胞释放的ATP进行快速高效的检测分析及释放机制的研究是十分必要的。然而，细胞表面单次burst释放时间在毫秒级别，单次释放ATP浓度在nM量级甚至更低，因此只有快速响应、高灵敏度的ATP 传感器才能准确监测单个细胞表面ATP的受激释放行为和动力学过程，才能实现对ATP释放机制的研究。

传统测定细胞释放ATP的方法主要有荧光法、电泳法、高效液相色谱法、比色法等。这些方法响应速度慢，灵敏度不高，只能检测溶液中的ATP浓度，无法对细胞表面ATP的释放过程进行检测，更难以用于细胞ATP释放机制研究。核酸适配体ATP传感器可达较高的灵敏度，但电极表面的适配体互补链释放后难以回收利用，因此在动态监测和研究ATP释放机制方面有较大困难。

目前，利用ATP酶传感器检测ATP的相关研究已有报道。此类传感器一般采用双酶竞争反应体系，在ATP存在下己糖激酶(HEX)与葡萄糖氧化酶(GOx) 竞争消耗葡萄糖，使得GOx催化葡萄糖分解产生H₂O₂的量发生变化，通过测量 H₂O₂电化学响应电流的变化测得ATP浓度。现有技术中，ATP酶传感器只能对溶液中以及组织中ATP累积释放浓度进行检测，难以对贴近细胞表面区域的ATP 释放过程进行研究。其次，普遍存在的微电极结构几乎都是针状微电极的截面或 1mm左右的微电极，此类结构只能针对局部区域的ATP进行检测，测试结果与实验人员放置微电极的位置有较大关系，重复性不好，且无法避免因ATP扩散导致的检测灵敏度和响应速率下降。同时，ATP酶传感器虽然实现了溶液中以及组织中ATP积累释放浓度的监测，但其响应灵敏度和响应速度仍然较低，检测浓度一般在uM以上，响应速度为秒级，依旧很难满足单细胞表面ATP的受激释放行为的监测需求。

发明内容

针对现有技术的上述不足，本实用新型所要解决的技术问题是提供一种能实现单细胞表面区域ATP快速响应、高灵敏度检测的敏感微电极结构。

为实现上述目的，本实用新型所采取的技术方案是：

一种用于细胞表面区域ATP检测的敏感微电极，它包括绝缘层、第一导电层和开孔层；所述的第一导电层设置于绝缘层上表面，第一导电层中包含一组或多组电极、信号线和焊盘，电极通过信号线与焊盘相连；所述的开孔层覆盖于第一导电层的上方，且在所述的电极上方位置开设有通孔，所述通孔的孔壁与下方的电极上表面构成敞口的槽腔；所述槽腔内设有与下方电极接触的第二导电层，第二导电层上表面与通孔的孔壁共同围合成不透水的液体盛装凹槽，且第二导电层的上表面分布有若干个百纳米级凹坑。

本实用新型中，百纳米级凹坑一般是指直径d₁在数百纳米(100nm<d₁< 1000nm)的半球形凹坑，该凹坑尺寸与ATP囊泡尺寸相匹配。当然凹坑的形态也可以是其他异型形状，但其基本要求是凹坑的大小能够容纳ATP囊泡。由于 ATP囊泡一般呈球形，因此百纳米级凹坑的形态优选为半球形(也包括近似半球形)。