2結果與討論

2.1器件制備及PPy/GO的修飾

圖1所示為神經微電極陣列芯片的整體效果圖和電極中心放大圖。由圖可知，遵循此流程制作出的電極陣列芯片引線清晰均勻，電極陣列表面無浮渣，選擇比較好。這種直徑20μm、間距150μm的60通道神經微電極為高通量，長期無損檢測神經網絡、單細胞的神經電生理和遞質電化學檢測提供了可能。

圖1神經微電極陣列芯片

在60通道的神經微電極陣列上，選擇5個神經微電極，使用不同電量密度，均成功地定向聚合生成PPy/GO，如圖2所示。圖2a為在0.3 C/cm2條件下的電鏡掃描圖，在氧化石墨烯的片層結構及表面的聚吡咯顆粒(球狀納米顆粒)均清晰可見。

圖2在平面微電極陣列上制備的聚吡咯氧化石墨烯

2.2 PPy/GO的阻抗特性

神經微電極阻抗的大小對于神經電生理檢測有重要的意義，尤其是1 kHz處的阻抗越小，越能夠獲得信噪比高的動作電位。這是因為神經信號動作電位的發(fā)放是毫秒級的，若在1 kHz左右的阻抗值很大，會導致有效的動作電位淹沒在噪聲中。如圖3所示的數據表明，在使用0.3 C/cm2作為電聚合條件的神經微電極阻抗值(1 kHz)明顯小于裸Pt電極。阻抗值從100 kΩ下降至7.94 kΩ，降幅達92.1%，對神經電生理信號和電化學信號的檢測都具有重要的意義。

圖3裸鉑電極和PPy/GO修飾的電極阻抗譜圖

2.3 PPy/GO對多巴胺的循環(huán)伏安響應

不同電量密度電聚合成的PPy/GO有不同的電化學性質。圖4a為修飾有PPy/GO的神經微電極在50μM DA溶液中的伏安響應，其中包括裸Pt電極，使用0.3 C/cm2和0.8 C/cm2電量密度修飾的神經微電極的循環(huán)伏安曲線(CV曲線)，Bare Pt—(■)，0.3 C/cm2—(○)，0.8 C/cm2—(△)，分別為PPy/GO的電沉積條件。圖4b為不同電沉積條件下的復合材料的電荷容量。對于采用循環(huán)伏安法獲得的CV曲線的電荷容量為：

式中，v為掃描速率；?為電位。由式(1)可知，CV曲線所圍面積即為電荷容量。圖4b表明隨著使用電量密度的增加，聚合成的PPy/GO的電荷容量在不斷增加。即隨著電量密度的增加，沉積的PPy/GO使神經微電極表面粗糙度不斷增加，即比表面積不斷加大，對于神經信號檢測中提高信噪比和信號的靈敏度有很大的幫助。

由圖4a可看出，對50μM DA響應電流最高的是0.8 C/cm2，裸Pt電極響應很低。超微電極(直徑微米級)表面的物質擴散由一維擴散轉變?yōu)槎嗑S擴散，所得的電流在短時間內即能達到穩(wěn)態(tài)，而且具有很大的電流密度。因此，超微電極的CV曲線為經典的Z形，無明顯的氧化峰與還原峰。0.8 C/cm2的聚合物氧化電流拐點出現在0.45 V，而0.3 C/cm2的PPy/GO薄膜氧化電流拐點出現在0.38 V。氧化電壓越小，能排除其他物質的干擾，則說明在0.3 C/cm2條件下生成的PPy/GO對DA的選擇性好。此外，0.3 C/cm2的PPy/GO靈敏度相對于裸Pt電極也很高，綜上所述，選擇0.3 C/cm2為最佳的電聚合條件。

圖4最佳電沉積條件

3結束語

本文采用MEMS工藝制作了60通道神經微電極陣列芯片，利用計時電壓法在多通道神經微電極陣列上定向電聚合成PPy/GO復合材料，并通過循環(huán)伏安掃描法確定了最佳的電鍍條件。在該條件下的微電極對DA響應靈敏度高，并擁有較低的阻抗值。本文提出的聚吡咯氧化石墨烯修飾的多通道神經微電極陣列，有望在神經雙模信號(神經電化學信號和神經電生理信號)的檢測中得到應用。