優(yōu)選地，所述微電極和三維微支架的數(shù)量及形狀根據(jù)待檢測(cè)細(xì)胞類型進(jìn)行組合設(shè)計(jì)，且所述待檢測(cè)細(xì)胞類型包括單細(xì)胞、細(xì)胞群或類器官中的任意一種或至少兩種的組合。

第二方面，本發(fā)明提供一種如第一方面所述三維集成化細(xì)胞電生理平臺(tái)的制備方法，包括以下步驟：

（1）將基板依次進(jìn)行清洗和硅烷化處理；

（2）在所述基板的表面制備二維平面微電極；

（3）在所述基板的表面打印三維微支架，所述三維微支架覆蓋所述二維平面微電極；

（4）在所述基板和三維微支架的表面制備三維立體微電極，得到所述三維集成化細(xì)胞電生理平臺(tái)。

優(yōu)選地，所述二維平面微電極和三維立體微電極的制備方法分別獨(dú)立地包括激光直寫和/或光刻沉積，進(jìn)一步優(yōu)選為激光直寫。

優(yōu)選地，所述激光直寫包括：涂覆鉑前驅(qū)體墨水，將激光聚焦于待加工表面，在激光焦點(diǎn)處發(fā)生光還原反應(yīng)生成金屬鉑。

優(yōu)選地，所述三維微支架的打印方法包括：在所述基板的表面涂覆負(fù)性光刻膠，通過(guò)3D打印程序控制焦點(diǎn)進(jìn)行三維掃描，制得三維微支架。

第三方面，本發(fā)明提供一種宏微結(jié)合的電生理信號(hào)采集裝置，包括依次電連接的采集設(shè)備、印刷電路板和如第一方面所述三維集成化細(xì)胞電生理平臺(tái)。

優(yōu)選地，所述采集設(shè)備和印刷電路板之間還電連接有轉(zhuǎn)換設(shè)備。

相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明具有以下有益效果：

本發(fā)明提供的三維集成化細(xì)胞電生理平臺(tái)通過(guò)三維微支架模擬細(xì)胞正常生理活動(dòng)的三維微環(huán)境，同時(shí)采用微電極在二維平面及三維空間對(duì)細(xì)胞施加刺激并采集電生理信號(hào)，真實(shí)還原了細(xì)胞生理環(huán)境，降低了檢測(cè)信號(hào)與體內(nèi)真實(shí)信號(hào)之間的偏差，實(shí)現(xiàn)了“培養(yǎng)-刺激-記錄”的集成化功能，且1μm以下的微電極尺寸達(dá)到亞細(xì)胞尺度，滿足高精度要求，很好地兼顧了高精度加工、高結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)靈活度和高集成化功能，適用于細(xì)胞培養(yǎng)、細(xì)胞檢測(cè)以及細(xì)胞激勵(lì)等多種場(chǎng)景。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明提供的三維集成化細(xì)胞電生理平臺(tái)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是實(shí)施例1提供的三維集成化細(xì)胞電生理平臺(tái)的顯微照片；

圖3是實(shí)施例1提供的三維集成化細(xì)胞電生理平臺(tái)中，激光直寫鉑線的三維微電極-微支架結(jié)構(gòu)和鉑線從微支架底部預(yù)留凹槽穿越的微觀形貌照片；

圖4是實(shí)施例2提供的三維集成化細(xì)胞電生理平臺(tái)的顯微照片；

圖5是應(yīng)用例1-2提供的電生理信號(hào)采集裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。

其中：10-微電極；11-二維平面微電極；12-三維立體微電極；20-三維微支架。

具體實(shí)施方式

下面通過(guò)具體實(shí)施方式來(lái)進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該明了，所述實(shí)施例僅僅是幫助理解本發(fā)明，不應(yīng)視為對(duì)本發(fā)明的具體限制。

本發(fā)明中的某個(gè)實(shí)施例提供了一種三維集成化細(xì)胞電生理平臺(tái)，如圖1所示，所述三維集成化細(xì)胞電生理平臺(tái)由微電極10和三維微支架20組成，且所述微電極10包括二維平面微電極11和三維立體微電極12。

其中，所述微電極10用于在二維平面及三維空間對(duì)細(xì)胞施加刺激并采集電生理信號(hào)；所述三維微支架20用于模擬細(xì)胞正常生理活動(dòng)的三維微環(huán)境。

所述二維平面微電極11和三維立體微電極12的平均直徑分別獨(dú)立地為1μm以下，例如可以是0.1μm、0.2μm、0.3μm、0.4μm、0.5μm、0.6μm、0.7μm、0.8μm、0.9μm或1μm，但并不僅限于所列舉的數(shù)值，該數(shù)值范圍內(nèi)其他未列舉的數(shù)值同樣適用。

本發(fā)明提供的三維集成化細(xì)胞電生理平臺(tái)通過(guò)三維微支架20模擬細(xì)胞正常生理活動(dòng)的三維微環(huán)境，同時(shí)采用微電極10在二維平面及三維空間對(duì)細(xì)胞施加刺激并采集電生理信號(hào)，真實(shí)還原了細(xì)胞生理環(huán)境，降低了檢測(cè)信號(hào)與體內(nèi)真實(shí)信號(hào)之間的偏差，實(shí)現(xiàn)了“培養(yǎng)-刺激-記錄”的集成化功能，且1μm以下的微電極10尺寸達(dá)到亞細(xì)胞尺度，滿足高精度要求，很好地兼顧了高精度加工、高結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)靈活度和高集成化功能，適用于細(xì)胞培養(yǎng)、細(xì)胞檢測(cè)以及細(xì)胞激勵(lì)等多種場(chǎng)景。

在某些實(shí)施例中，所述三維微支架20包括中空承載部和邊緣支撐部，用于承載并培養(yǎng)細(xì)胞。

其中，所述中空承載部包括位于中央的鏤空區(qū)域和圍設(shè)于所述鏤空區(qū)域邊緣的斜面區(qū)域，但并不僅限于是否具有斜面區(qū)域，只要能夠?qū)崿F(xiàn)承載并培養(yǎng)細(xì)胞的功能，其他形狀均在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。

在某些實(shí)施例中，所述三維微支架20的材質(zhì)包括聚合物，且聚合單體包括季戊四醇三丙烯酸酯（PETA）。

本發(fā)明選擇PETA作為三維微支架20的聚合單體，是因?yàn)檫@種材質(zhì)的加工分辨率高，聚合速度快，且生物相容性優(yōu)異，有效兼顧了加工精度、加工效率和檢測(cè)準(zhǔn)確度。

在某些實(shí)施例中，所述二維平面微電極11貫穿設(shè)置于所述三維微支架20的底部，且微電極觸點(diǎn)暴露于所述中空承載部的鏤空區(qū)域。

其中，所述二維平面微電極11指代在平面上具有二維形狀的微電極，即在平面上沒(méi)有明顯三維形狀或三維高度的二維形狀微電極，例如可以是在平面上具有二維形狀的微電極線或微電極片。

本發(fā)明中，所述二維平面微電極11位于鏤空區(qū)域的末端預(yù)留出一定長(zhǎng)度，以便微電極和細(xì)胞接觸形成導(dǎo)電通路。

在某些實(shí)施例中，所述二維平面微電極11的材質(zhì)包括金屬鉑。

在某些實(shí)施例中，所述三維立體微電極12貼合設(shè)置于所述三維微支架20的表面，且所述三維立體微電極12包括具有三維空間位點(diǎn)的微電極。

在某些實(shí)施例中，所述具有三維空間位點(diǎn)的微電極包括具有三維空間位點(diǎn)的二維形狀微電極和/或具有三維空間位點(diǎn)的三維形狀微電極。

其中，所述具有三維空間位點(diǎn)的二維形狀微電極可以是具有三維形狀或三維高度的二維形狀微電極線或二維形狀微電極片，所述具有三維空間位點(diǎn)的三維形狀微電極可以是具有三維形狀或三維高度的微針或微柱。

在某些實(shí)施例中，所述三維立體微電極12還包括在平面上具有三維形狀的微電極，例如可以是在平面上具有三維形狀的微針或微柱。

在某些實(shí)施例中，所述三維立體微電極12的材質(zhì)包括金屬鉑。

本發(fā)明中，所述二維平面微電極11和三維立體微電極12的材質(zhì)均選用金屬鉑，這是因?yàn)榻饘巽K不易氧化，電阻低，且生物相容性優(yōu)異。

在某些實(shí)施例中，所述微電極10和三維微支架20的數(shù)量及形狀根據(jù)待檢測(cè)細(xì)胞類型進(jìn)行組合設(shè)計(jì)，且所述待檢測(cè)細(xì)胞類型包括單細(xì)胞、細(xì)胞群或類器官中的任意一種或至少兩種的組合。