利用電化學方法，在多通道神經微電極陣列芯片上制備聚吡咯氧化石墨烯薄膜材料，并對該材料的電化學行為進行了分析。對神經微電極陣列芯片采用計時電壓法探究，確定了定向修飾聚吡咯氧化石墨烯薄膜的最佳電沉積條件。微電極陣列芯片為多通道實時檢測神經細胞的電生理和電化學信號提供了一種新的器件，但其檢測靈敏度、信噪比需進一步的提高。將聚吡咯氧化石墨烯的平面微電極阻抗值降低了92.1%，且提高了對多巴胺循環(huán)伏安響應的靈敏度，對神經電生理信號和電化學信號的檢測具有重要意義。

神經系統(tǒng)是由神經組織構成的器官系統(tǒng)，是人體中最為復雜也最為重要的系統(tǒng)之一，其包括了數(shù)十億的神經元和多種感官信息傳遞機制。單個神經元的信息傳遞是由電信號和遞質信號共同完成的，這兩類信號在神經系統(tǒng)中起著重要的作用。因此研究神經電生理信號和遞質電化學信號的同步檢測，對于神經系統(tǒng)的進一步研究具有重要的意義。

碳纖維電極、玻璃微電極等是人們檢測神經細胞電生理信號的常用器件，但使用這些工具電極定位困難，操作繁瑣，且容易造成細胞損傷，使得無法長期監(jiān)測。近年來，隨著微機電系統(tǒng)(microelectromechanical systems，MEMS)加工技術的發(fā)展，微電極陣列芯片使得在體或離體條件下對神經細胞的長期無損監(jiān)測提供了可能，如德國Multichannel公司開發(fā)的MEA芯片，密歇根大學研發(fā)的密歇根電極等。這些電極可實現(xiàn)群體神經細胞電生理活動的同步檢測，然而之前使用的微電極陣列沒有集成電化學檢測神經遞質的功能，且獲得信號的信噪比較低，這是因為裸電極或者修飾的材料靈敏度不高，檢測限低，與離體組織不易接觸。

石墨烯目前是世界上電阻率最小的材料，電阻率只約為10?6??cm，還兼有高熱導性和高機械強度的優(yōu)良性質，但石墨烯的強疏水、易團聚的特性限制了其應用，而氧化石墨烯(graphene oxide，GO)因含有大量的含氧官能團能解決了以上不足，因而GO能在電子、材料、信息等領域有廣闊的應用前景。吡咯單體在氧化劑的存在下能較迅速地氧化成聚吡咯(polypyrrole,PPy)，PPy與其他高分子相比具有電導率高、易成膜、柔軟、生物相容性好的優(yōu)點，且吡咯易于和其他材料復合，所以PPy在電極修飾、離子檢測方面廣泛地被應用。

1材料與方法

1.1儀器與試劑

氧化石墨烯(純度>99%，南京先豐納米材料科技有限公司)；吡咯單體(純度>99%，sigma)實驗用水為去離子水；電化學工作站CHI660D(上海辰華儀器有限公司)；S4800型掃描電鏡(日本日立公司)；超聲分散儀(上海新苗醫(yī)療器械制造有限公司)。

1.2神經微電極陣列芯片的制備

利用微機電系統(tǒng)加工工藝(MEMS)，實驗室自制了60通道的神經微電極陣列芯片。芯片在玻璃基底上集成了便于神經檢測的絕緣基底、焊盤、引線、微電極陣列、參考電極、對電極、復合敏感膜材料以及絕緣層，其中微電極的直徑為20μm，電極間距150μm，線寬10μm；包括兩次光刻過程。在光刻之前對玻璃基底依次經過丙酮、乙醇、去離子水的清洗以確保基底表面潔凈，第一次光刻步驟為：旋涂一層AZ1500正性光刻膠，隨后進行前烘、曝光、顯影、后烘的操作；隨后，濺射一層厚度約為250 nm的鈦、鉑(Pt/Ti)金屬層；剝離多余的金屬，僅剩下焊盤、引線、微電極陣列、參考電極、對電極；并利用等離子體增強化學氣相沉積法(PECVD)沉積厚度約為400 nm的Si3N4。第二次光刻即為套刻，操作步驟與初次光刻一致。操作完成后，對芯片進行深刻蝕，本芯片制作采用干法刻蝕。干法刻蝕就是通過氣體和等離子體能量對光刻膠暴露區(qū)域進行化學反應，使微電極暴露出來。

1.3聚吡咯氧化石墨烯(PPy/GO)的電化學聚合

計時電壓法和計時電流法是常用的電化學電鍍方法。本文采用計時電壓法探究PPy/GO合成的條件。電化學聚合分如下步驟：1)取1 mL的GO懸濁液(1 mg/mL)超聲分散25 min，期間不停通入N2；2)量取3.47μL的吡咯滴入GO中，并繼續(xù)超聲分散15 min；3)將此混合液在磁力攪拌器中攪拌2 min；4)電鍍實驗采用計時電壓法在三電極體系中進行，對不同的微電極點選擇不同的電量密度，分別為0.08、0.2、0.3、0.5、0.8 C/cm2。

1.4 PPy/GO電化學行為

完成上述電聚合實驗后，首先，將神經微電極陣列浸入已配制好的50μM多巴胺溶液(DA)中，采用三電極體系在?0.3～0.7 V的電位范圍內進行循環(huán)伏安掃描10次，其中掃描速度為0.05 V/s。其次，將微電極浸入1 mL 0.9%NaCl溶液中，測試最佳電聚合沉積的微電極和裸Pt電極的阻抗譜圖，其中電壓設置為0.5 V，掃描頻率范圍為0.1 Hz～100 kHz。