近几年，依据电化学原理的安培酶免疫检测开展迅速，在食品工业、环境监测与处理、生物技能及临床确诊等范畴都有着广泛的使用。
使用抗原抗体之间的特异性亲和效果以及酶的催化扩大效果，经过检测与待测物浓度相关的电流信号完结生物分子的检测和辨认，相关于传统的光谱免疫检测具有呼应快、灵敏度高、本钱低、体积小等特色。
依据MEMS工艺在硅衬底上制备微电极结构完结免疫检测，可以完结免疫传感器器材的微型化、检测验剂的微量化以及出产的批量化。但这类免疫传感器仍处于试验室研讨阶段，许多功能还有待改善，例如传感器的安稳性和一致性较差，这在很大程度上阻止了其向实用化、市场化方向的开展。
影响微型免疫传感器安稳性和一致性的要素较多，包含生物灵敏膜的质进程中的可控性量以及免疫检测等。首要生物灵敏膜是生物传感器的辨认元件，是生物传感器的中心。关于日益微型化的免疫传感器，既需求在微规范下行免疫分子的固相化，又要确保固相免疫分子的数量和活性，一起又要确保不同免疫传感器生物灵敏膜固化的一致性，具有很大的难度。惯例对微传感器灵敏外表进行润饰的办法，不管在同化机理上是选用共价结合仍是物理吸附，多选用浸泡、滴涂等办法来完结。每次对样品的处理时刻以及试剂添加量的多少，往往因人而异，一起也受环境条件的影响，使制备的生物灵敏膜的安稳性和一致性难以确保。因而需求进行生物灵敏膜固化进程的可控性技能和办法研讨，以进步传感器的一致性和安稳性。
其次，依据电流型免疫传感器检测的原理和特色，在免疫检测的进程中需求顺次在传感器外表参加待测抗原、酶标抗体以及反响底物，并要在这些进程中对电极外表进行重复清洗。如此繁琐的试剂添加进程现在在试验室阶段多选用人工滴加的办法来完结，带来的不安稳要素很多，很难确保传感器作业环境的安稳和规范，然后影响传感器检测成果的安稳性和可靠性。
依据以上考虑，本文在MEMS工艺制备的电极型免疫微传感芯片的根底上，规划和制备微反响室以及微进出样沟道，使用SU-8胶和PDMS等资料建立微流体体系，用以结合蠕动泵完结灵敏膜固定化及进样和清洗等免疫检测操作进程，消除人为搅扰，改善生物灵敏膜制备以及免疫反响环境，探究进步生物灵敏膜固化的安稳性和一致性，为进步免疫微传感器检测一致性的研讨堆集办法和经历。
2 体系规划和制造
依据免疫传感器检测的原理及特色，并针对进步微型免疫生物传感器安稳性和一致性的需求，进行微流体体系的设汁和研讨。规划面向使用化和安稳的免疫检测体系，考虑到低本钱和易操作等要素，选用将微反响室和反响电极别离制造的办法。试验时在电极片外表粘附微结构构成微反响体系进行免疫检测，反响完毕后可以将反响室与电极分隔，相关于一次性的反响电极，微反响窒可以经处理后完结重复使用。
2.1 微流体体系的结构规划
依据MEMS工艺制备的电极型免疫微传感器结构如图1所示，包含圆形的作业电极和环形的对电极，作业电极灵敏面积为1 mm2，该免疫传感器具有微型化、试剂用量少的特色。依据免疫传感器的作业原理，规划包含微型反响室和进出样沟道的微流体体系，合作蠕动泵完结主动加样体系以完结免疫检测进程。微流体结构如图2所示，微反响室建立在由作业电极和对电极所组成的灵敏反响区域上。经过核算检测时电极外表所需样品的体积，规划高为500 μm、直径为5 mm的圆柱形微反响室，将微型免疫电极置于其中心。
在细小空间内进行液体样品的进出样品操作，必定会对微反响室壁和电极外表发生必定压力。为了确保整个反响室的密封性和电极外表灵敏区域免受流体冲击而坚持灵敏膜的完好无缺，一起为了确保灵敏电极外表免疫反响和电化学反响发生的均一性，归纳进出样流速及确保电极外表样品均匀散布等要素，合理规划微室结构以及进液口和出液口的数量和尺度，使得在没有微阀的状况下，试验试剂在进入微室后可以杰出地散布于反响电极外表区域，并能被顺畅排出不会残留在微室内。
依据以上考虑，试验中规划了4种不同结构，如图3所示，中心圆柱体是微反响室腔，顶部的小圆柱体为进液沟道，底部的方形结构为规划的出液沟道，进液口方位有中心和边际方位两种，出液沟道数量有4种。
2.2 微流体结构制备资料的研讨
2.2.1 微流体结构资料的挑选
PDMS具有无毒、用浇铸法能仿制微通道、加工简洁快速和本钱低一级特色，所以挑选将PDMS覆于模具上，固化成膜后揭下来压于电极片外表上密封构成微反响室，这样PDMS具有杰出的化学慵懒，可以防止微沟道对反响试剂的污染。并且PDMS固化后的弹性可以缓冲微流带来的对微反响室的力的效果，答应外力均匀地施加在电极外表的周围。
2.2.2 微流体结构模具资料的挑选
在MEMS工艺中，500 μm的反响室高度较厚，如用深刻蚀等工艺在硅片上完结如此深的结构较为困难。SU-8胶是MEMS工艺中的一种厚胶资料，常用于深结构的制备，故试验选用SU-8胶制造微流体结构模具。而如此厚的SU-8胶所带来的应力和外表张力在制造进程中严峻影响到硅片的形状，故选用玻璃圆片为资料，这样也降低了本钱。
3 仿真成果
关于电流型免疫传感器，其免疫反响和电化学反响首要发生于中心圆形作业电极区域。在细小的反响空间内，假如润饰溶液、待检测样品、清洗液等试剂可以以作业电极圆心为中心，在圆形电极外表均匀和对称的活动和散布来参加反响，在灵敏膜固化的进程中将可以进步生物灵敏膜固化进程的一致性，然后确保生物灵敏膜的质量。在免疫反响进程中将可以促进灵敏膜外表抗原抗体之间免疫反响的均一性，一起促进灵敏外表电化学反响发生的一致性，然后进步传感器的呼应速度并增大信号呼应。在清洗的进程中可以添加电极灵敏外表清洗的洁净性和一致性，削减非特异性信号搅扰给传感器检测所带来的误差，添加检测的安稳性和一致性。一起可以防止因反响液部分密布所带来的电流生成不均，防止灵敏膜外表受力不均发生的部分掉落等问题。
依据规划的4种微流体结构，试验选用fluent软件进行微流体模仿，验证不同结构的可行性，经过功能上的一些比对，挑选合理的微反响室和进出样沟道结构。
3.1 流速与密度散布仿真
如图4所示，对试剂在进出样、清洗等操作进程中的活动状况进行仿真。试剂进入微反响室后，在电极外表邻近，液体的流速以电极外表对称。试剂在电极外表散布较为均匀，没有液体部分会集、散布不对称的状况呈现。4种结构下反响试剂可以均等地流入到灵敏反响区域参加反响，抵达电极外表后都能均匀散布于灵敏区域及其周围，较好地参加反响，一起选用PBS缓冲液也可以较好地完结清洗使命。
3.2 压力散布仿真
检测进程中应考虑液体输入微反响室时对作业电极外表灵敏膜及室壁发生的力的效果，由于力的效果不妥会发生灵敏膜掉落的现象。试验进程中经过合理地规划挑选进液口方位来优化力的散布，削减对灵敏膜外表发生的冲击。在规划的4种结构中，对进液口方位的挑选分红中心处和边际处两种，两种结构的压力散布图比照如图5所示。在进液管道邻近，液体发生较大的力的效果，而将进液口从反响区域正上方移至边际处，其发生的力会在中心灵敏区域外围被电极周边区域和赋有弹性的PDMS室壁缓冲而削弱，不会影响到灵敏膜生成区域，较好地处理了进出液对灵敏膜或许形成的危害问题；而在中心开口的两种结构坐落灵敏反响区上方，如图可见试剂输人时会有力效果于中心处，特别是当液体输入速度较高时，会对灵敏膜形成损害。
归纳以上模仿剖析，从微流体在微反响室内的密度、速度及压力的散布模仿展开讨论和比较，证明了规划结构的可行性，并得到了在边际处设置进液口的结构较在中心处设置进液口的结构更为合理的定论。当然反响操作进程中实际效果还与进样流速和所用试剂黏稠度的挑选等要素有关，因而经过核算规划，制造了不同的微室结构（包含进出液沟道方位、数量及尺度的不同挑选），如图6。下一步将结合实际检测进一步优化结构和参数。
4 完毕语
本文在MEMS工艺制备的电流型免疫传感器根底上，使用SU-8胶和PDMS等资料建立微流体体系，规划和制备了微反响室以及微进出样沟道，进行了生物灵敏膜固化进程的可控性技能及办法研讨方面的探究，是进步免疫微传感器检测一致性及安稳性办法研讨的要害内容之一，对日益微型化的免疫生物传感器的研发有着重要的研讨含义和实用价值。经过fluent软件的模仿，对不同结构下微流体所发生的密度、速度和压力散布给灵敏膜固化和免疫检测所带来的影响进行了剖析和比较，并做出了结构上的优化和挑选。为下一步合作蠕动泵进行免疫检测试验，寻求消除人为搅扰、改善微免疫检测环境以及对微反响体系进一步的改善打下根底，也为进步电流型免疫微传感器的安稳性和一致性研讨堆集了办法和经历。
