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

背景技術(shù)：

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(wú)源被動(dòng)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(guò)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(gè)阻值。這使得憶阻器具備存儲(chǔ)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(shí)現(xiàn)類似二進(jìn)制數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的功能。憶阻器的發(fā)現(xiàn)對(duì)非失性存儲(chǔ)器的發(fā)展起著革命性影響，憶阻器技術(shù)還展現(xiàn)出在人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)硬件實(shí)現(xiàn)突觸點(diǎn)、混沌電路、保密通信等領(lǐng)域的應(yīng)用潛力。

2、人腦之所以具有記憶、思維、意識(shí)、學(xué)習(xí)等神經(jīng)活動(dòng)功能是因?yàn)樵诖竽X的運(yùn)動(dòng)區(qū)域里千萬(wàn)個(gè)神經(jīng)元之間發(fā)生了復(fù)雜的放電活動(dòng)。而這一活動(dòng)啟發(fā)了神經(jīng)科學(xué)家建立了人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的數(shù)學(xué)模型來(lái)仿生生物的神經(jīng)系統(tǒng)。人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)可以進(jìn)行模式識(shí)別、預(yù)測(cè)、優(yōu)化、質(zhì)量檢測(cè)、信號(hào)處理、自適應(yīng)控制等任務(wù)，具有廣泛的應(yīng)用場(chǎng)景。

3、人工智能領(lǐng)域?yàn)榱擞糜?jì)算更加直觀的了解大腦功能并結(jié)合應(yīng)用，計(jì)算神經(jīng)動(dòng)力學(xué)應(yīng)運(yùn)而生，它可以通過(guò)神經(jīng)生理學(xué)實(shí)驗(yàn)、數(shù)學(xué)建模和計(jì)算機(jī)的技術(shù)將腦電活動(dòng)轉(zhuǎn)化為計(jì)算模型。而隨著對(duì)人腦神經(jīng)計(jì)算的進(jìn)一步研究，計(jì)算神經(jīng)動(dòng)力學(xué)在神經(jīng)生理學(xué)、數(shù)學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)和生命科學(xué)等交叉學(xué)科有重要的研究?jī)r(jià)值。憶阻器作為一種電子元件，具有很強(qiáng)的自適應(yīng)性和可塑性，可以記錄歷史狀態(tài)，從而具有神經(jīng)元的記憶功能。在人工神經(jīng)模擬中主要是對(duì)神經(jīng)元和突觸進(jìn)行模擬，憶阻器通過(guò)外加電場(chǎng)具有連續(xù)可調(diào)的電阻特性，是理想的神經(jīng)突觸仿生組件，其優(yōu)點(diǎn)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(yī)學(xué)傳感檢測(cè)上具有非常大的潛力。

4、在醫(yī)學(xué)傳感方面，憶阻器可以檢測(cè)小分子、金屬陽(yáng)離子、陰離子、病原體、多種分析物組織、核酸、蛋白質(zhì)進(jìn)行應(yīng)用，其中憶阻器面臨的困境在于由于病原體組織成分復(fù)雜，具有多個(gè)結(jié)合位點(diǎn)和信號(hào)基因，因此特異性識(shí)別是需要探究和解決的科學(xué)問(wèn)題。憶阻器技術(shù)在實(shí)際醫(yī)療應(yīng)用中還處于相對(duì)初級(jí)階段，尤其是在直接應(yīng)用于細(xì)胞水平的生物醫(yī)學(xué)檢測(cè)上。實(shí)際應(yīng)用還需克服技術(shù)成熟度、生物兼容性、信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)精確性等多方面的挑戰(zhàn)。將憶阻器直接應(yīng)用于檢測(cè)正?；虍惓Ｂ鸭?xì)胞的技術(shù)尚需進(jìn)一步的研究與發(fā)展

5、因此，有必要提供一種穩(wěn)定且性能優(yōu)異的憶阻器，并可通過(guò)憶阻效應(yīng)電流和高低電平的變化來(lái)鑒別正常卵子和異常卵子。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明具體是通過(guò)如下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)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(dǎo)電玻璃制成的底電極、采用胡蘿卜粉末和有機(jī)溶劑制成的中間層、采用金屬或者導(dǎo)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(guò)程為：按比例將胡蘿卜粉末與n-甲基吡咯烷酮混合后過(guò)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(yōu)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(dǎo)電玻璃(fluorine-doped?tin?oxide)，是一種含有氟化物的透明導(dǎo)電材料。fto玻璃因其特殊的導(dǎo)電性和高透光性能，在多個(gè)領(lǐng)域中得到廣泛應(yīng)用。

6、本發(fā)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(guò)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(dǎo)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(nèi)保溫；

11、步驟5、在涂有中間體的導(dǎo)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(yōu)選的，所述步驟1中，研磨工序采用機(jī)械研磨結(jié)合球磨的研磨方式。

13、優(yōu)選的，所述步驟2中，通過(guò)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(guò)濾收集的上清液采用4000～5000r/min的轉(zhuǎn)速離心8～15分鐘，得到的上清液保存于0℃下。

14、優(yōu)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(yōu)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(wú)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(nèi)保溫8～15h。

16、更優(yōu)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(jié)構(gòu)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(jī)半導(dǎo)體聚合物，由于其獨(dú)特的電性能和光學(xué)特性，被廣泛應(yīng)用于多個(gè)領(lǐng)域。

17、本發(fā)明還公開了一種胡蘿卜素憶阻器的應(yīng)用，所述憶阻器用于檢測(cè)正常細(xì)胞和異常細(xì)胞。

18、優(yōu)選的，所述憶阻器用于檢測(cè)正常卵子和異常卵子。

19、本發(fā)明的有益效果是：

20、本發(fā)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(jié)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(jī)材料相結(jié)合的產(chǎn)物，具有憶阻效應(yīng)，同時(shí)還表現(xiàn)出優(yōu)異的穩(wěn)定性，本發(fā)明制備的憶阻器憶阻性能優(yōu)異且穩(wěn)定；另外，本發(fā)明制備的憶阻器可通過(guò)憶阻效應(yīng)電流和高低電平的變化來(lái)鑒別正常卵子和異常卵子，有助于進(jìn)一步拓寬電子器件的多場(chǎng)景應(yīng)用。

技術(shù)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(dǎo)電玻璃制成的底電極、采用胡蘿卜粉末和有機(jī)溶劑制成的中間層、采用金屬或者導(dǎo)電氧化物制成的上電極，所述中間層的厚度為20～200nm；

2.根據(jù)權(quán)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(quán)利要求1或2中任一權(quán)利要求所述的憶阻器，所述方法包括以下步驟：

4.根據(jù)權(quán)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(jī)械研磨結(jié)合球磨的研磨方式。

5.根據(jù)權(quán)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(guò)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(guò)濾收集的上清液采用4000～5000r/min的轉(zhuǎn)速離心8～15分鐘，得到的上清液保存于0℃下。

6.根據(jù)權(quán)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(jù)權(quán)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(wú)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(nèi)保溫8～15h。

8.根據(jù)權(quán)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(jié)構(gòu)的憶阻器。

9.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種胡蘿卜素憶阻器的應(yīng)用，其特征在于，所述憶阻器用于檢測(cè)正常細(xì)胞和異常細(xì)胞。

10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的一種胡蘿卜素憶阻器的應(yīng)用，其特征在于，所述憶阻器用于檢測(cè)正常卵子和異常卵子。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明屬于憶阻器傳感檢測(cè)技術(shù)領(lǐng)域,涉及一種胡蘿卜素憶阻器的制備并將其用于檢測(cè)卵細(xì)胞的方法，所述憶阻器自下而上依次包括：采用導(dǎo)電玻璃制成的底電極、采用胡蘿卜粉末和有機(jī)溶劑制成的中間層、采用金屬或者導(dǎo)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(guò)程為：按比例將胡蘿卜粉末與N?甲基吡咯烷酮混合后過(guò)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(fā)明制備的憶阻器憶阻性能優(yōu)異且穩(wěn)定；另外，本發(fā)明制備的憶阻器可通過(guò)憶阻效應(yīng)電流和高低電平的變化來(lái)鑒別正常卵子和異常卵子，有助于進(jìn)一步拓寬電子器件的多場(chǎng)景應(yīng)用。

技術(shù)研發(fā)人員：孫柏,崔宇,曹澤霖,郜凱凱,馬艷明,楊文婷,童國(guó)慶
受保護(hù)的技術(shù)使用者：西安交通大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/10/21