一種胡蘿卜素憶阻器的制備并將其用于檢測卵細胞的方法

本發明屬于憶阻器傳感檢測，涉及一種胡蘿卜素憶阻器的制備并將其用于檢測卵細胞的方法。

背景技術：

1、憶阻器(memristor)，全稱為記憶電阻器，是一種基本的電子元件，是電路理論上的第四種基本無源被動電子組件，與電阻器(resistor)、電容器(capacitor)、電感器(inductor)并列。憶阻器的特性在于其阻值能由通過它的電荷歷史決定，并且即使在電流停止流通后仍能“記住”這個阻值。這使得憶阻器具備存儲信息的能力，如果將高阻值定義為“1”，低阻值定義為“0”，憶阻器就能實現類似二進制數據存儲的功能。憶阻器的發現對非失性存儲器的發展起著革命性影響，憶阻器技術還展現出在人工神經網絡硬件實現突觸點、混沌電路、保密通信等領域的應用潛力。

2、人腦之所以具有記憶、思維、意識、學習等神經活動功能是因為在大腦的運動區域里千萬個神經元之間發生了復雜的放電活動。而這一活動啟發了神經科學家建立了人工神經網絡的數學模型來仿生生物的神經系統。人工神經網絡可以進行模式識別、預測、優化、質量檢測、信號處理、自適應控制等任務，具有廣泛的應用場景。

3、人工智能領域為了用計算更加直觀的了解大腦功能并結合應用，計算神經動力學應運而生，它可以通過神經生理學實驗、數學建模和計算機的技術將腦電活動轉化為計算模型。而隨著對人腦神經計算的進一步研究，計算神經動力學在神經生理學、數學、計算機科學和生命科學等交叉學科有重要的研究價值。憶阻器作為一種電子元件，具有很強的自適應性和可塑性，可以記錄歷史狀態，從而具有神經元的記憶功能。在人工神經模擬中主要是對神經元和突觸進行模擬，憶阻器通過外加電場具有連續可調的電阻特性，是理想的神經突觸仿生組件，其優點是高密度、高能效、超快速、低延遲、低功耗、大容量非易失性。在醫學傳感檢測上具有非常大的潛力。

4、在醫學傳感方面，憶阻器可以檢測小分子、金屬陽離子、陰離子、病原體、多種分析物組織、核酸、蛋白質進行應用，其中憶阻器面臨的困境在于由于病原體組織成分復雜，具有多個結合位點和信號基因，因此特異性識別是需要探究和解決的科學問題。憶阻器技術在實際醫療應用中還處于相對初級階段，尤其是在直接應用于細胞水平的生物醫學檢測上。實際應用還需克服技術成熟度、生物兼容性、信號轉導精確性等多方面的挑戰。將憶阻器直接應用于檢測正常或異常卵細胞的技術尚需進一步的研究與發展

5、因此，有必要提供一種穩定且性能優異的憶阻器，并可通過憶阻效應電流和高低電平的變化來鑒別正常卵子和異常卵子。

技術實現思路

1、為了解決上述技術問題，本發明具體是通過如下技術方案來實現的。

2、一種胡蘿卜素憶阻器，所述憶阻器自下而上依次包括：采用導電玻璃制成的底電極、采用胡蘿卜粉末和有機溶劑制成的中間層、采用金屬或者導電氧化物制成的上電極，中間層的厚度為20～200nm；

3、中間層的制備過程為：按比例將胡蘿卜粉末與n-甲基吡咯烷酮混合后過濾收集的上清液與聚偏二氟乙烯混合成膠體，并將膠體涂覆在底電極上，然后將底電極在烘箱保溫得到中間層；

4、底電極的厚度為20～200nm,上電極的厚度為20～200nm。

5、優選的，所述底電極采用fto玻璃制成，上電極采用金屬ag濺射制成；fto玻璃，全稱為氟摻雜氧化錫導電玻璃(fluorine-doped?tin?oxide)，是一種含有氟化物的透明導電材料。fto玻璃因其特殊的導電性和高透光性能，在多個領域中得到廣泛應用。

6、本發明還公開了一種胡蘿卜素憶阻器的制備方法，所述方法用于制備上述憶阻器，包括以下步驟：

7、步驟1、將胡蘿卜去皮、清洗、烘干后研磨成20～200nm的胡蘿卜粉末；

8、步驟2、按照重量體積比為0.5％～1％的比例將步驟1中得到的胡蘿卜粉末與n-甲基吡咯烷酮混合并充分溶解，然后真空過濾收集上清液；

9、步驟3、將步驟2中得到的上清液與聚偏二氟乙烯混合成膠體；

10、步驟4、將導電玻璃作為底電極，采用旋涂法將聚(3,4-乙烯二氧噻吩)-聚(苯乙烯磺酸)和步驟3中得到的膠體分別旋涂在底電極上作為憶阻器的中間層，然后在烘箱內保溫；

11、步驟5、在涂有中間體的導電玻璃上濺射金屬作為器件的上電極，得到胡蘿卜粉末作為功能層的憶阻器

12、優選的，所述步驟1中，研磨工序采用機械研磨結合球磨的研磨方式。

13、優選的，所述步驟2中，通過恒溫磁力攪拌器在常溫下攪拌3～5h使胡蘿卜粉末與n-甲基吡咯烷酮充分溶解；真空過濾收集的上清液采用4000～5000r/min的轉速離心8～15分鐘，得到的上清液保存于0℃下。

14、優選的，所述步驟3中，上清液與聚偏二氟乙烯為等體積混合。

15、優選的，所述步驟4中，底電極為fto玻璃制成；fto玻璃在旋涂前依次浸入到超純水、無水乙醇、超純水中并超聲清洗25～35min；旋涂完成的中間層在40～60℃烘箱內保溫8～15h。

16、更優的，所述步驟5中，上電極的濺射金屬為金屬ag；得到的憶阻器為具有ag/胡蘿卜粉-pedot/fto結構的憶阻器；pedot薄膜是聚(3,4-乙烯二氧噻吩)二氧噻吩)聚合物(poly(3,4-ethylenedioxylyne?dioxythiophene?thiophene)薄膜。pedot是一種有機半導體聚合物，由于其獨特的電性能和光學特性，被廣泛應用于多個領域。

17、本發明還公開了一種胡蘿卜素憶阻器的應用，所述憶阻器用于檢測正常細胞和異常細胞。

18、優選的，所述憶阻器用于檢測正常卵子和異常卵子。

19、本發明的有益效果是：

20、本發明采用胡蘿卜粉末和聚(3,4-乙烯二氧噻吩)-聚(苯乙烯磺酸)相結合作為憶阻器件的中間層材料，該中間層是生物材料和有機材料相結合的產物，具有憶阻效應，同時還表現出優異的穩定性，本發明制備的憶阻器憶阻性能優異且穩定；另外，本發明制備的憶阻器可通過憶阻效應電流和高低電平的變化來鑒別正常卵子和異常卵子，有助于進一步拓寬電子器件的多場景應用。

技術特征：

1.一種胡蘿卜素憶阻器，其特征在于，所述憶阻器自下而上依次包括：采用導電玻璃制成的底電極、采用胡蘿卜粉末和有機溶劑制成的中間層、采用金屬或者導電氧化物制成的上電極，所述中間層的厚度為20～200nm；

2.根據權利要求1所述的一種胡蘿卜素憶阻器，其特征在于，所述底電極采用fto玻璃制成，所述上電極采用金屬ag濺射制成。

3.一種胡蘿卜素憶阻器的制備方法，其特征在于，所述方法用于制備權利要求1或2中任一權利要求所述的憶阻器，所述方法包括以下步驟：

4.根據權利要求3所述的一種胡蘿卜素憶阻器的制備方法，其特征在于，所述步驟1中，所述研磨工序采用機械研磨結合球磨的研磨方式。

5.根據權利要求3所述的一種胡蘿卜素憶阻器的制備方法，其特征在于，所述步驟2中，通過恒溫磁力攪拌器在常溫下攪拌3～5h使所述胡蘿卜粉末與n-甲基吡咯烷酮充分溶解；真空過濾收集的上清液采用4000～5000r/min的轉速離心8～15分鐘，得到的上清液保存于0℃下。

6.根據權利要求3所述的一種胡蘿卜素憶阻器的制備方法，其特征在于，所述步驟3中，上清液與聚偏二氟乙烯為等體積混合。

7.根據權利要求3所述的一種胡蘿卜素憶阻器的制備方法，其特征在于，所述步驟4中，底電極為fto玻璃制成；fto玻璃在旋涂前依次浸入到超純水、無水乙醇、超純水中并超聲清洗25～35min；旋涂完成的中間層在40～60℃烘箱內保溫8～15h。

8.根據權利要求7所述的一種胡蘿卜素憶阻器的制備方法，其特征在于，所述步驟5中，上電極的濺射金屬為金屬ag；得到的憶阻器為具有ag/胡蘿卜粉-pedot/fto結構的憶阻器。

9.根據權利要求1或2所述的一種胡蘿卜素憶阻器的應用，其特征在于，所述憶阻器用于檢測正常細胞和異常細胞。

10.根據權利要求9所述的一種胡蘿卜素憶阻器的應用，其特征在于，所述憶阻器用于檢測正常卵子和異常卵子。

技術總結
本發明屬于憶阻器傳感檢測技術領域,涉及一種胡蘿卜素憶阻器的制備并將其用于檢測卵細胞的方法，所述憶阻器自下而上依次包括：采用導電玻璃制成的底電極、采用胡蘿卜粉末和有機溶劑制成的中間層、采用金屬或者導電氧化物制成的上電極，中間層的厚度為20～200nm；中間層的制備過程為：按比例將胡蘿卜粉末與N?甲基吡咯烷酮混合后過濾收集的上清液與聚偏二氟乙烯混合成膠體，并將膠體涂覆在底電極上，然后將底電極在烘箱保溫得到中間層；本發明制備的憶阻器憶阻性能優異且穩定；另外，本發明制備的憶阻器可通過憶阻效應電流和高低電平的變化來鑒別正常卵子和異常卵子，有助于進一步拓寬電子器件的多場景應用。

技術研發人員：孫柏,崔宇,曹澤霖,郜凱凱,馬艷明,楊文婷,童國慶
受保護的技術使用者：西安交通大學
技術研發日：
技術公布日：2024/10/21