【摘要】：惡性腫瘤對人類生命健康有重大威脅，已經成為重要的公共衛生問題。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重要的意義。近年來前列腺癌標志物研究發展迅速，前列腺癌的早期診斷率不斷提高。現有PSA檢查聯合直腸指診是前列腺癌早期診斷的主要手段，但不能滿足床邊診斷的需求。因而急需研究一款簡單并可用于前列腺癌快速、自動化篩查的護理點診斷平臺。電化學平臺可以滿足這些要求，但傳統電極的靈敏度很低，同時微電極載流能力很低。

本課題為克服這些缺點，通過模擬研究了微陣列工作電極的設計參數，然后通過3D打印技術制備了陣列工作電極，最后檢測了3D電極的電化學性能并用于肌氨酸的檢測。本文簡析了陣列電極的制備以及癌癥標記物電化學傳感器分析的國內外研究現狀和進展。采用Comsol Multiphysics 5.3a多物理場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、長度和間距對3D陣列工作電極(3D-printed array of working electrodes)循環伏安行為和電流密度的影響，并對微流控芯片的高度進行了設計。

循環伏安結果表明:微柱之間獨立，工作電極表面擴散形式由平面擴散轉變為柱側面徑向擴散和頂部球面擴散;微柱的半徑越小，徑向非線性擴散越好;微柱的高度越低，球面非線性擴散越好;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3D打印制備出了陣列工作電極并對其進行了表征，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行了檢測。通過3D打印機打印光敏樹脂構建3D陣列工作電極結構，然后通過磁控濺射(PVD)技術在結構表面濺射金層以實現導電。

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行電化學表征。此作利用電極對肌氨酸進行了檢測，檢測時間為10 s，線性范圍為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微型傳感器進行癌癥標記物的快速檢測有重要的指導意義。