【摘要】：細(xì)胞是組成生命體的基本單元，在單細(xì)胞水平對細(xì)胞代謝產(chǎn)物和蛋白質(zhì)等進(jìn)行研究，對了解細(xì)胞群體中某些特殊的細(xì)胞功能，探究重大疾病的起因、發(fā)展和治療都具有重要意義。但是，單個細(xì)胞尺寸小、胞內(nèi)組分含量低且單細(xì)胞間存在異質(zhì)性，因此單細(xì)胞分析技術(shù)應(yīng)具備高選擇性、高靈敏度和高通量等特點(diǎn)。光電化學(xué)傳感器將傳統(tǒng)的電化學(xué)測試體系和光電化學(xué)相結(jié)合，同時(shí)具有電化學(xué)分析和光分析的優(yōu)點(diǎn)，如背景信號低、靈敏度高、設(shè)備簡單、易于微型化等。

此外，由于光源的可尋址特性，光電化學(xué)傳感也被證明是一種高效的高通量分析方法。因此，本論文利用模板法制備了與單細(xì)胞尺寸相當(dāng)?shù)墓怆娀瘜W(xué)微電極陣列，結(jié)合光尋址策略，首次實(shí)現(xiàn)了單細(xì)胞光電化學(xué)高通量檢測，為單細(xì)胞分析領(lǐng)域注入了新的活力。本文的主要工作如下:

(1)制備了高性能的光電化學(xué)微電極陣列，并實(shí)現(xiàn)了對硫化氫(H_2S)的靈敏檢測。首先，我們通過旋涂法在負(fù)型光刻膠(SU-8)微柱陣列上制備了聚二甲基硅氧烷(PDMS)通孔膜；然后，采用一步法合成了具有高光電轉(zhuǎn)換效率和低毒性的硫銦銀(Ag In S_2)光電材料，并利用滴涂-干燥-揭膜法在修飾了通孔膜的電極表面形成Ag In S_2微陣列；最后，采用通過靜電吸附法在Ag In S_2微陣列上形成的鉍離子/硫銦銀(Bi~(3+)/Ag In S_2)選擇性識別硫化氫(H_2S)原位產(chǎn)生激子猝滅中心硫化鉍(Bi_2S_3)來減小光電流，從而構(gòu)建了一種可用于檢測H_2S的光電化學(xué)微電極陣列，檢測限為1 n M。

(2)在此前研究基礎(chǔ)上，為了揭示細(xì)胞間的異質(zhì)性，我們對單細(xì)胞釋放的H_2S進(jìn)行了光電化學(xué)高通量檢測。為此，我們首先采用同一個微柱陣列制備了與細(xì)胞尺寸相當(dāng)?shù)腜DMS微孔陣列，借助單細(xì)胞自身的重力作用落入微孔來達(dá)到捕獲單細(xì)胞的目的，并且通過調(diào)整微孔尺寸和細(xì)胞密度，獲得了高負(fù)載率的單細(xì)胞陣列；接著在陣列表面滴加刺激劑促進(jìn)細(xì)胞釋放H_2S，并快速將尺寸匹配的微電極陣列覆蓋在單細(xì)胞陣列表面，形成密封的反應(yīng)池陣列；待反應(yīng)15分鐘后，將單細(xì)胞陣列揭下，并利用超小光斑的激光器對微電極陣列的各個區(qū)域進(jìn)行了尋址激發(fā)并記錄光電流，實(shí)現(xiàn)了單細(xì)胞釋放H_2S的異質(zhì)性分析。