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图形化石墨烯的制备及对神经细胞生长的调控

发布时间:2018-01-24 19:23

  本文关键词: 图形化 石墨烯阵列 光刻 生物传感 细胞增殖 出处:《浙江理工大学》2015年硕士论文 论文类型:学位论文


【摘要】:图形化石墨烯不仅具有石墨烯独特的结构、优异的性能,而且具有特殊的空间排布结构,已经被广泛的用于电子元件、化学传感器、生物传感器等方面的应用。因此如何制备尺寸均一,形状规整的石墨烯阵列,成为石墨烯阵列走向实用化的前提。本文通过微加工技术与电化学方法相结合,在基底上制备了图形化氧化石墨烯、石墨烯/氧化石墨烯阵列,并用于生物检测及细胞的诱导增殖。具体归纳如下:1.采用光刻技术、聚二甲基硅氧烷(PDMS)转印技术制备了图形化的氧化石墨烯(GO),经电化学还原后得到还原氧化石墨烯(RGO)阵列。在光刻技术中,通过控制旋涂GO的浓度,发现浓度在0.4mg/mL时可以获得薄膜质量较好的图形化GO;通过调节旋胶速度,控制光刻胶的厚度,制备了厚度分别在~7nm、~15nm、~23nm左右的图形化GO。在PDMS转印技术,控制转印时施加的压力在94.4-102.4N/cm-2范围内,模板停留时间12h,获得了厚度在40nm左右、图形化规整的GO薄膜。GO阵列经电化学还原后得到RGO阵列,展现出良好的导电性、透光性,制备了导电性在毫安级、微安级的RGO“叉指”电极。另外GO表面含有大量的含氧官能团,如羧基、羟基、环氧基,使得GO亲水性较好,从而具有良好的生物活性。在GO/ITO阵列上,接种MG63与PC12细胞,实现对细胞诱导迁移、分裂和增殖等行为。2.通过光刻技术与电化学方法相结合制备RGO/GO微阵列电极。首先该阵列展现出良好的微电极电化学曲线。通过调节阵列结构、电化学还原时间以及催化电压,在直径20μm圆盘、间距60μm、还原时间30s、催化电压0.6V情况下,RGO/GO阵列对双氧水展现出较好的检测活性。检测浓度分别在1×10-3mol L-1~100×10-3mol L-1以及2×10-6mol L-1~100×1 O-6mol L-1范围内呈线性关系,检测限达667nM,灵敏度为26.78nA 1m-2mM-1实现了石墨烯阵列不负载酶与纳米催化剂的情况下对双氧水的低浓度检测,并显示了较高的灵敏度。其次通过细胞对GO、RGO的选择性生长,研究细胞在RGO/GO阵列上的迁移、生长等活动。发现细胞选择性生长在GO上,并且触角多数固定在GO与RGO的界面上。实现了RGO/GO微阵列电极对受激细胞分泌双氧水的检测。
[Abstract]:Graphene not only has unique structure and excellent performance, but also has special spatial arrangement structure, which has been widely used in electronic components, chemical sensors. Biosensor and other applications. Therefore, how to prepare graphene arrays with uniform size and regular shape is the prerequisite for the application of graphene arrays. In this paper, we combine micro-machining with electrochemical methods. Graphene oxide, graphene oxide / graphene oxide arrays were prepared on the substrate for biological detection and cell proliferation. Polydimethylsiloxane (PDMS) transfer printing technique was used to prepare graphene oxide (GFAO). The reduced graphene oxide (RGOO) array was obtained by electrochemical reduction. By controlling the concentration of spin coating go, it is found that the good quality of the film can be obtained when the concentration is 0.4 mg / mL. By adjusting the speed of spin glue and controlling the thickness of photoresist, a graphical geo with thickness of about 15nm / 23nm was prepared respectively in PDMS transfer printing technology. The thickness of the template is about 40 nm when the pressure is in the range of 94.4-102.4 N / cm ~ (-2) and the template residence time is 12 h. The patterned go thin film. Go array was electrochemically reduced to obtain the RGO array, which showed good conductivity and light transmittance, and the conductivity was at the Ma level. In addition, go has a large number of oxygen-containing functional groups, such as carboxyl group, hydroxyl group and epoxy group, which make go hydrophilic better. In order to have good biological activity, MG63 and PC12 cells were inoculated on the GO/ITO array to induce the migration of the cells. RGO/GO microarray electrode was prepared by photolithography and electrochemical method. Firstly, the array showed a good electrochemical curve. By adjusting the structure of the array. The electrochemical reduction time and catalytic voltage are 20 渭 m in diameter, 60 渭 m in spacing, 30 s in reduction time and 0.6 V in catalytic voltage. RGO/GO array showed good detection activity for hydrogen peroxide. The detection concentration was 1 脳 10 -3 mol L -1 and 100 脳 10 -3 mol 路L -1, respectively. The linear range was 100 脳 10 ~ (-6) mol 路L ~ (-1) and 2 脳 10 ~ (-6) mol 路L ~ (-1) mol 路L ~ (-1). The detection limit was 667nM, and the sensitivity was 26.78nA1m-2mM-1. The low concentration of hydrogen peroxide could be detected with graphene array unsupported enzyme and nanometer catalyst. And showed high sensitivity. Secondly, through the selective growth of cells to GORGO, the migration and growth of cells on RGO/GO arrays were studied. It was found that the cells grew selectively on go. Most of the antennae were fixed on the interface between go and RGO. The RGO/GO microarray electrode was used to detect the hydrogen peroxide secreted by stimulated cells.
【学位授予单位】:浙江理工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2015
【分类号】:Q2-33;TQ127.11

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本文编号:1460831

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