一种光寻址-突触型神经递质传感器制造技术

本发明专利技术提供了一种光寻址

【技术实现步骤摘要】
一种光寻址
‑
突触型神经递质传感器


[0001]本专利技术涉及人工突触和神经递质传感器
，具体涉及一种光寻址
‑
突触(光突触)型神经递质传感器的结构设计及制备方法

技术介绍

[0002]神经生物化学认为，神经递质在神经元和突触之间的传递是生物体协调工作的分子生物学基础，已经在肌无力、帕金森症、精神分裂等疾病的诊断和治疗中得到印证。人脑中复杂的神经网络和数十亿的神经元维持着人体系统的正常运行。通过对特定神经递质的传递机制和浓度变化的研究，有助于人们了解了这些物质并增强人们对于复杂神经病理生理学的处理能力。由此可见，神经递质检测具有明确的实际意义，它既是脑科学和神经生物医学的重要研究手段，又可为食品药品安全提供有效分析工具，因此，构建出高通量，良好生物相容性特异性神经递质检测平台是脑科学研究和现代分析检验领域的共同需要。
[0003]在光照刺激下，神经递质在神经元和突触之间可以进一步的传递。以增强生物体对外界的感知和记忆。这些光相关的神经递质调节着人们生理、心理和情感体检，影响着情绪、大脑功能运转、疼痛反应和认知能力。目前研究者主要通过电信号和光信号的调控实现突触记忆行为的模拟，而缺少神经递质介导下的光电信号与人体视觉系统中真实的感受与记忆行为还存在一定的差距。因此，构建出一种在光照下可实现神经递质和神经受体之间的生化反应所增强的突触可塑性行为的人工突触器件对促进神经形态学芯片的多样化与多功能的发展具备重要意义。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的之一是满足脑科学对于高通量神经递质检测技术的需求，提供一种从生物化学角度模拟神经递质传导行为的仿生传感技术。
[0005]本专利技术的目的之二是提供一种实现在光照下增强突触可塑性行为的神经递质传感器件的设计方法，以解决现有基于视觉人工突触器件难于模拟真实视觉环境下神经递质和神经受体之间的相互作用。
[0006]本专利技术的目的是这样实现的：一种光突触型神经递质传感器件，包含突触区和光控神经递质敏感区两部分。其中突触区包括透明金属氧化物ITO底电极层、在底电极层上形成的二维Ti3C2纳米片神经仿生层、在神经仿生层上形成的金属Ag顶电极层；光控神经递质敏感区与突触区相邻，该区域包括光闸层，在光闸层表面修饰的神经递质受体蛋白，滴加在该区域的电解质溶液以及悬浮于其中的铂电极。
[0007]本专利技术的目的是这样实现的：一种光突触型神经递质传感器件的制备方法，包括如下步骤：
[0008](1)突触区的制备。
[0009]a.使用丙酮，酒精和去离子水分别将所选择的ITO导电玻璃超声清洗10min以去除表面杂质。
[0010]b.将处理好的ITO底电极在无尘环境中晾干备用。
[0011]c.将少层Ti3C2纳米片以1000rpm/min的速度旋涂于ITO导电玻璃上。
[0012]d.随后以80℃退火10min以形成一层Ti3C2薄膜。
[0013]e.以上过程重复三遍以形成致密均匀的Ti3C2薄膜。
[0014]f.使用微电子打印机在Ti3C2上制备出直径为100μm的圆形金属Ag电极
[0015]g.在80℃环境下晾干以形成Ag/Ti3C2/ITO双端突触器件。
[0016](2)光闸层的制备。
[0017]a.将少层MoS2纳米片以1000rpm/min的速度旋涂于Ag电极旁的Ti3C2神经仿生层。
[0018]b.随后以80℃退火10min以形成一层MoS2薄膜。
[0019]c.以上过程重复三遍以形成致密均匀的MoS2薄膜。
[0020](3)光控神经递质敏感区的制备。
[0021]a.在突触区以及光闸层制备完成后，使用微电子打印机将绝缘油墨在光闸层上构建出可光控神经递质及其受体蛋白反应区，以作为光控区并承载神经递质及其受体蛋白的反应。
[0022]b.将10μL磷酸盐缓冲液滴加在修饰好神经递质受体蛋白的光控神经递质敏感区作为第三端液态电极。并将金属铂电极悬浮在第三端液态电极区域上方。
[0023]本专利技术通过制备光突触型神经递质传感器件，Ag电极层类比为突触前膜，ITO底电极层类比为突触后膜和光入射区，第三端液态电极类比为神经调节端，光闸层作为视觉开关，通过修饰相应的神经递质受体蛋白，用于在光照下神经递质含量的检测以及突触可塑性行为的模拟。这对于高通量神经递质传感器以及人工突触器件在视觉传感领域具有重要的意义。
附图说明
[0024]图1是本专利技术中实施例1所构建的光突触型神经递质传感器件的结构示意图。
[0025]图2是本专利技术中实施例2所述的光突触型神经递质传感器阵列示意图。
具体实施方式
[0026]实施例1
[0027]如图1所示，本专利技术的光突触型神经递质传感器件，其结构包括包含突触区和光控神经递质敏感区两部分。突触区结构为，底电极层1，底电极层上形成神经仿生层2，神经仿生层2上形成的顶电极层3。光控神经递质敏感区在顶电极层3旁构建，其中光控神经递质敏感区的光闸层4与神经仿生层2形成异质结作为光控开关，在光闸层4上形成的连接层5，在连接层5上形成的神经递质受体蛋白层6，在神经递质受体蛋白层6上滴加的磷酸盐缓冲液7，以及悬浮的金属铂电极8。
[0028]底电极层1为透明金属氧化物ITO。
[0029]神经仿生层2为二维Ti3C2纳米片。
[0030]顶电极层3为金属Ag电极。
[0031]光闸层4为二维MoS2纳米片。
[0032]图1所示为光突触型神经递质传感器件的制备方法包括如下步骤：
[0033](1)突触区的制备。
[0034]a.使用丙酮，酒精和去离子水分别将所选择的ITO导电玻璃超声清洗10min以去除表面杂质。
[0035]b.将处理好的ITO底电极在无尘环境中晾干备用。
[0036]c.将少层Ti3C2纳米片以1000rpm/min的速度旋涂于ITO导电玻璃上。
[0037]d.随后以80℃退火10min以形成一层Ti3C2薄膜。
[0038]e.以上过程重复三遍以形成致密均匀的Ti3C2薄膜。
[0039]f.使用微电子打印机在Ti3C2上制备出直径为100μm的圆形金属Ag电极
[0040]g.在80℃环境下晾干以形成Ag/Ti3C2/ITO双端突触器件。
[0041](2)光闸层的制备。
[0042]a.将少层MoS2纳米片以1000rpm/min的速度旋涂于Ag电极旁的Ti3C2神经仿生层。
[0043]b.随后以80℃退火10min以形成一层MoS2薄膜。
[0044]c.以上过程重复三遍以形成致密均匀的MoS2薄膜。
[0045](3)光控神经递质敏感区的制备。
[0046]a.在突触区以及光闸层制备完成后，使用微电子打印机将绝缘油墨在光闸层上构建出可光控神经递质及其受体蛋白反应区，以作本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种光寻址
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突触(光突触)型神经递质传感器，其特征在于，包括突触区和光控神经递质敏感区两部分。2.根据权利要求1所述的突触区，其特征在于，包括底电极层、在底电极层上形成的神经仿生层、在神经仿生层上形成的顶电极层。3.根据权利要求1所述的光控神经地质敏感区，其特征在于，光控神经递质敏感区与突触区相邻。4.根据权利要求1所述的光控神经地质...

【专利技术属性】
技术研发人员：王开洋，任书卉，贾芸芳，
申请(专利权)人：南开大学，
类型：发明
国别省市：