【摘要】：細胞是組成生命體的基本單元，在單細胞水平對細胞代謝產物和蛋白質等進行研究，對了解細胞群體中某些特殊的細胞功能，探究重大疾病的起因、發展和治療都具有重要意義。但是，單個細胞尺寸小、胞內組分含量低且單細胞間存在異質性，因此單細胞分析技術應具備高選擇性、高靈敏度和高通量等特點。光電化學傳感器將傳統的電化學測試體系和光電化學相結合，同時具有電化學分析和光分析的優點，如背景信號低、靈敏度高、設備簡單、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胞尺寸相當的光電化學微電極陣列，結合光尋址策略，首次實現了單細胞光電化學高通量檢測，為單細胞分析領域注入了新的活力。本文的主要工作如下:

(1)制備了高性能的光電化學微電極陣列，并實現了對硫化氫(H_2S)的靈敏檢測。首先，我們通過旋涂法在負型光刻膠(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)原位產生激子猝滅中心硫化鉍(Bi_2S_3)來減小光電流，從而構建了一種可用于檢測H_2S的光電化學微電極陣列，檢測限為1 n M。

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