【摘要】：惡性腫瘤對人類(lèi)生命健康有重大威脅，已經(jīng)成為重要的公共衛生問(wèn)題。如果能在早期確診，前列腺癌是可以治愈的，因此早期檢測具有至關(guān)重要的意義。近年來(lái)前列腺癌標志物研究發(fā)展迅速，前列腺癌的早期診斷率不斷提高?，F有PSA檢查聯(lián)合直腸指診是前列腺癌早期診斷的主要手段，但不能滿(mǎn)足床邊診斷的需求。因而急需研究一款簡(jiǎn)單并可用于前列腺癌快速、自動(dòng)化篩查的護理點(diǎn)診斷平臺。電化學(xué)平臺可以滿(mǎn)足這些要求，但傳統電極的靈敏度很低，同時(shí)微電極載流能力很低。

本課題為克服這些缺點(diǎn)，通過(guò)模擬研究了微陣列工作電極的設計參數，然后通過(guò)3D打印技術(shù)制備了陣列工作電極，最后檢測了3D電極的電化學(xué)性能并用于肌氨酸的檢測。本文簡(jiǎn)析了陣列電極的制備以及癌癥標記物電化學(xué)傳感器分析的國內外研究現狀和進(jìn)展。采用Comsol Multiphysics 5.3a多物理場(chǎng)模擬軟件建立了陣列工作電極模型，系統研究了獨立的微柱及其半徑、長(cháng)度和間距對3D陣列工作電極(3D-printed array of working electrodes)循環(huán)伏安行為和電流密度的影響，并對微流控芯片的高度進(jìn)行了設計。

循環(huán)伏安結果表明:微柱之間獨立，工作電極表面擴散形式由平面擴散轉變?yōu)橹鶄让鎻较驍U散和頂部球面擴散;微柱的半徑越小，徑向非線(xiàn)性擴散越好;微柱的高度越低，球面非線(xiàn)性擴散越好;微柱間距離大于臨界間距，能夠減小擴散層重合導致的屏蔽效應。本文通過(guò)模擬，確定了3D打印陣列電極的最佳參數:R=1μm，d=70μm，h=100μm，微柱獨立及h=200μm，微柱連續。通過(guò)3D打印制備出了陣列工作電極并對其進(jìn)行了表征，構建了基于Nafion膜和酶修飾的陣列電極，并對癌癥標記物肌氨酸進(jìn)行了檢測。通過(guò)3D打印機打印光敏樹(shù)脂構建3D陣列工作電極結構，然后通過(guò)磁控濺射(PVD)技術(shù)在結構表面濺射金層以實(shí)現導電。

電極制備完成后，采用SEM對3D打印陣列工作電極的形貌進(jìn)行了表征，結果表明表面金層連續。在H2SO4溶液和K3Fe(CN)6/KCl溶液中對3D打印陣列工作電極進(jìn)行電化學(xué)表征。此作利用電極對肌氨酸進(jìn)行了檢測，檢測時(shí)間為10 s，線(xiàn)性范圍為0.1μM～1μM。初步結果表明:微柱獨立情況下，陣列電極由更高的靈敏度。本文對利用3D微型傳感器進(jìn)行癌癥標記物的快速檢測有重要的指導意義。