一种用于单细胞阻抗检测的CMOS-MEMS单芯片电化学阻抗传感器

传统的基于贵金属的共面电极价格昂贵,且难以与互补金属氧化物半导体(CMOS)工艺集成,阻碍了采用共面电极的传感器的量产与大规模应用。开发了一种基于微机电系统(MEMS)工艺的共面钽电极电化学阻抗传感器,该传感器集成了精准微泵和微流道,可实现单细胞在共面电极上的精准操控和非侵入性电阻抗检测和分析。设计了3组不同宽度和间距的钽电极,其中30μm/10μm的配置对细胞响应最为灵敏。细胞流过电极的动态阻抗测试表明,在500 kHz~2 MHz频率范围内,传感器能有效检测HEK 293细胞和CHO细胞,两种细胞的阻抗响应指数分别达到3.93%和1.80%。研究表明基于钽电极的电化学阻抗传感器在单细胞阻抗分析中有较高的应用潜力,测试结果可以指导高通量、低成本的单细胞电阻抗检测芯片的量产开发。