CN104965011B - 检测细胞外生化参数的光电集成电位传感器及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种检测细胞外生化参数的光电集成电位传感器及其制备方法。所述细胞外生化参数包括细胞代谢过程中产生的胞外酸化率、胞外葡萄糖消耗速率、胞外氧化还原电位三种参数。所述传感器为硅基结构的光电复合器件，芯片正面具有多个敏感区域，用于H+离子、葡萄糖和氧化还原电位的检测，各敏感区域之间通过硅片内部的重掺杂层以及硅片表面沉积的绝缘层进行隔离。其中，H+离子以SiO2为敏感材料，葡萄糖以金属膜上电聚合聚吡咯/葡萄糖氧化酶复合膜为敏感材料，氧化还原电位以金属膜为敏感材料。利用本发明可实现多个胞外生化参数的高灵敏、实时检测，且各敏感区域不存在互相干扰，可为细胞的生理代谢研究提供更全面的信息。
Description
技术领域
本发明涉及分析细胞生理代谢的传感器技术领域，尤其涉及一种检测细胞外生化参数的光电集成电位传感器及其制备方法。
背景技术
活体细胞对外界刺激如药物、环境因素变化和受体作用等产生响应，会引起细胞代谢等功能性变化，外在表现为生化参数的改变。在分解代谢过程中，活体细胞将吸收代谢物质(糖、氨基酸、脂肪酸等碳源)，产生能量(ATP)并且释放出酸性产物。已有研究证实酸化率(即H+浓度变化率)与细胞的生理状态密切相关。细胞胞外氧化还原电位(即细胞外微环境的氧化还原状态)，反应了自由电子的活性，与细胞的增殖、分化、凋亡及癌细胞侵蚀都有着密切的关系。
利用微型化电化学生物传感器，可以将细胞培养在传感器表面，细胞内的生理变化引起胞外环境的变化，胞外的电解质溶液与传感器之间形成电化学池，从而将这些参数的变化通过二级换能器转换为电信号输出，最终实现定量化监测和细胞水平的分析。
由于各种细胞生化参数检测的原理和技术的差异性较大，并且同时检测存在相互干扰的问题，目前成熟的技术仍以单一参数检测为主，例如基于光寻址电位传感器的胞外酸化率检测，具有特异性高灵敏度，已有非常成功的商业化产品，例如美国分子器件公司生产的微生理计。此外，主流的集成传感器仅对各个检测单元进行物理整合，各个单元的功能相互独立，制备过程复杂，通常体积较大，不易实现细胞水平的检测。再加之一些检测技术在安全性和小型化方面的局限性，限制了其在细胞检测方面的应用，例如胞外葡萄糖浓度的检测，常用技术为采用电流型葡萄糖传感器，需要在工作电极上施加一定的电压，对细胞造成不可避免的损伤，而采用传统的电位型传感器虽然可以避免施加电压，但其灵敏度和分辨率又无法达到细胞水平的测量要求；氧化还原电位检测通常采用传统大电极，其检测灵敏度较低，且体积大难以封装。
多参数联合检测有利于从多个角度反映细胞的生长代谢状况和对外界刺激的反应，目前还没有出现在同一个测试腔体中对细胞的能源消耗、代谢产物以及自由电子活性进行同时检测的技术。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种检测细胞外生化参数的光电集成电位传感器及其制备方法。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：一种检测细胞外生化参数的光电集成电位传感器，包括：传感芯片、芯片PCB板、外置导线、外置电极和细胞培养测试腔体。
所述传感芯片具有硅基底，硅基底背面具有三个光源照射窗口，三个光源照射窗口之间间隔至少1mm，在硅基底正面与光源照射窗口相对应的位置分别设有第一敏感区域、第二敏感区域和第三敏感区域，在除第一敏感区域、第二敏感区域和第三敏感区域外的硅基底上表面通过离子注入或扩散形成重掺杂层，在硅基底正面覆盖薄氧化层，作为H+离子敏感材料；在薄氧化层表面第二敏感区域对应的位置覆盖第一金属层，作为氧化还原电位敏感材料；在薄氧化层表面第三敏感区域对应的位置覆盖复合膜，作为葡萄糖的敏感材料；所述复合膜由第二金属层上电镀聚吡咯和葡萄糖氧化酶的混合物形成；传感芯片边缘具有一焊盘，焊盘通过导线与第二金属层相连；第一金属层和复合膜的上表面、薄氧化层上第一敏感区域对应的位置以及焊盘均暴露于传感芯片表面，其他区域均覆盖Si3N4绝缘层；硅基底背面的非窗口区域覆盖铝电极；所述芯片PCB板上具有第一接口焊盘、第二接口焊盘、第一引线、第二引线、第一引脚和第二引脚，所述第一接口焊盘的形状和尺寸与传感芯片背面相同，并在光源照射窗口的相对应位置开有透光孔；第一接口焊盘通过第一引线与第一引脚相连，第二接口焊盘通过第二引线与第二引脚相连；第一引脚和第二引脚位于芯片PCB板的边缘；所述外置导线一端连接在传感芯片的焊盘上，另一端连接在第二接口焊盘上；所述细胞培养测试腔体的内侧壁开有凹槽，所述外置电极固定在凹槽内。
一种检测细胞外生化参数的光电集成电位传感器的制备方法，包括以下步骤：
(1)制备背面光源照射窗口：选择电阻率为8～10Ω·cm的P型硅片作为硅基底，清洗烘干之后，在硅基底背面旋涂光刻胶，经紫外曝光显影，采用湿法腐蚀，蚀刻出光源照射窗口，光源照射窗口顶部的硅基底剩余厚度为100μm；
(2)制备重掺杂层：在1000℃高温扩散炉内，通干氧，硅基底正面热氧化生长一层厚氧化层，厚度800～1000nm，随后在厚氧化层上旋涂一层光刻胶，经紫外曝光显影，采用湿法腐蚀去除正面暴露的氧化层，然后采用离子注入或扩散法形成P+重掺杂层，与此同时，P+重掺杂层表面也会有少量氧化层形成；
(3)制备H+离子敏感膜材料：采用湿法腐蚀将硅基底正面的氧化层全部去除，然后在芯片正面热氧化生长一层薄氧化层，厚度50nm；
(4)制备金属敏感膜材料：在薄氧化层表面旋涂光刻胶，经紫外曝光显影之后，磁控溅射20nm厚的钛化钨薄膜作为粘附层，接着磁控溅射沉积一层金属层，厚度150～200nm，然后采用lift-off工艺将第二敏感区域、第三敏感区域、导线和焊盘以外的金属层进行剥离；
(5)制备片上隔离区域：采用LPCVD法在硅基底正面沉积一层Si3N4绝缘层，厚度1μm，随后旋涂光刻胶，经紫外曝光显影，蚀刻第一敏感区域、第二敏感区域、第三敏感区域、焊盘表面覆盖的Si3N4绝缘层，而其他区域表面的Si3N4绝缘层保留下来，作为片上隔离区域；
(6)制备背面铝电极：硅基底背面热蒸发沉积金属铝，厚度300nm，并在铝层表面旋涂光刻胶，经曝光显影，蚀刻掉光源照射窗口表面的铝层，保留非窗口区域的铝电极；
(7)传感器的封装：利用划片工艺将硅基底分割成1cm×1cm的小片，取出一小片，将背面铝电极涂上导电胶，并粘合在芯片PCB板上的第一接口焊盘处，放置于100℃的烘箱中固化1小时；将外置导线的一端焊接在第二接口焊盘上，将另一端涂上导电胶，粘合在传感芯片表面的焊盘上，放置于100℃的烘箱中固化1小时，使得第二金属层与第二引脚导通；然后将外置电极卡在凹槽内，再用环氧树脂胶水将细胞培养测试腔体封接在芯片PCB板上，并使得传感芯片暴露在细胞培养测试腔体内部；
(8)制备复合膜：配制单体吡咯和葡萄糖氧化酶的混合溶液，吡咯单体浓度为0.1M，葡萄糖氧化酶浓度在20～300U/mL范围内，将混合溶液滴加到细胞培养测试腔体内，将第二金属层作为工作电极，第二引脚为工作电极的信号引出脚，Ag/AgCl作为参比电极，外置电极作为对电极，组成三电极体系，分别与恒电位/电流仪上的工作电极接口、参比电极接口、对电极接口相连，在工作电极上施加恒电流，电流密度为0.01mA/cm2～1.0mA/cm2，电荷密度为10～40mC/cm2，单体吡咯发生聚合，并包埋葡萄糖氧化酶，在第二金属层表面即可形成复合膜，厚度小于100nm，随后采用pH7的磷酸盐缓冲液对传感芯片表面进行清洗，而后放置在4℃条件下干燥保存待用，得到光电集成电位传感器。
本发明的有益效果是：
(1)本发明在硅基底的光寻址电位传感器表面沉积金属层，可以对氧化还原电位参数进行高灵敏度检测，体积小，易于封装，有利于细胞外自由电子活度的检测；
(2)本发明结合MEMS工艺和电化学技术，在金属层表面电聚合修饰聚吡咯/葡萄糖氧化酶复合膜，可以对葡萄糖浓度进行高灵敏度检测，并且测试无需施加工作电压，对细胞无刺激、无损伤，在不影响细胞正常生理活性的前提下实现能量消耗速率的检测；
(3)本发明以光寻址电位传感器以基础，在其表面制备多种敏感膜，可实现胞外酸化率、胞外葡萄糖消耗速率、胞外氧化还原电位三个生化参数的同时检测，由于传感器的三个敏感元件的结构和检测方法相近，因此易于集成，制备工艺简单，体积小，检测信号易于获取，细胞安全性高，检测灵敏度高。此外，在制备过程中，在硅基底的非敏感区域进行了重掺杂处理，能有效隔离不同敏感区的光生电流信号的相互干扰。在芯片表面的非敏感区进行了Si3N4绝缘层沉积，能有效避免不同敏感膜表面的化学电势的相互干扰，保证了测量信号的准确性。
附图说明
图1为本发明的检测细胞外生化参数的光电集成电位传感器的结构装配图，(a)为整体图，(b)为结构分解图；
图2为本发明的光电集成电位传感器的传感芯片的结构示意图，(a)为整体图，(b)为背面视图，(c)为结构分解示意图；
图3为本发明的检测细胞外生化参数的光电集成电位传感器的制备方法流程图；
图4为本发明的光电集成电位传感器的传感芯片的工艺流程图；
图5为复合膜的制备方法示意图；
图中，传感芯片1、芯片PCB板2、外置导线3、外置电极4、细胞培养测试腔体5、硅基底6、光源照射窗口7、第一敏感区域8、第二敏感区域9、第三敏感区域10、重掺杂层11、薄氧化层12、第一金属层13、复合膜14、第二金属层15、焊盘16、导线17、Si3N4绝缘层18、铝电极19、第一接口焊盘20、第二接口焊盘21、第一引线22、第二引线23、第一引脚24、第二引脚25、透光孔26、凹槽27、厚氧化层28、钛化钨薄膜29、参比电极30、恒电位/电流仪31、工作电极接口32、参比电极接口33、对电极接口34。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。
如图1所示，本发明检测细胞外生化参数的光电集成电位传感器，可以在同一芯片表面对胞外酸化率、胞外葡萄糖消耗速率、胞外氧化还原电位三种参数进行同时检测，它包括：传感芯片1、芯片PCB板2、外置导线3、外置电极4、细胞培养测试腔体5。
如图2所示，所述传感芯片1具有硅基底6，硅基底6背面具有三个光源照射窗口7，三个光源照射窗口7之间间隔至少1mm，在硅基底6正面与光源照射窗口7相对应的位置分别设有第一敏感区域8、第二敏感区域9和第三敏感区域10，在除第一敏感区域8、第二敏感区域9和第三敏感区域10外的硅基底6上表面通过离子注入或扩散形成重掺杂层11，在硅基底6正面覆盖薄氧化层12，作为H+离子敏感材料；在薄氧化层12表面第二敏感区域9对应的位置覆盖第一金属层13，作为氧化还原电位敏感材料；在薄氧化层12表面第三敏感区域10对应的位置覆盖复合膜14，作为葡萄糖的敏感材料；所述复合膜14由第二金属层15上电镀聚吡咯和葡萄糖氧化酶的混合物形成；传感芯片1边缘具有一焊盘16，焊盘16通过导线17与第二金属层15相连；第一金属层13和复合膜14的上表面、薄氧化层12上第一敏感区域8对应的位置以及焊盘16均暴露于传感芯片1表面，其他区域均覆盖Si3N4绝缘层18；硅基底6背面的非窗口区域覆盖铝电极19。
其中，重掺杂层11与Si3N4绝缘层18的功能在于，对第一敏感区域8、第二敏感区域9和第三敏感区域10进行有效隔离，防止检测过程中三种参数的交叉干扰。铝电极19的作用在于，使硅基底6与芯片PCB板2形成欧姆接触，将传感芯片1的信号传导至芯片PCB板2上。
所述芯片PCB板2上具有第一接口焊盘20、第二接口焊盘21、第一引线22、第二引线23、第一引脚24和第二引脚25，所述第一接口焊盘20的形状和尺寸与传感芯片1背面相同，并在光源照射窗口7的相对应位置开有透光孔26；第一接口焊盘20通过第一引线22与第一引脚24相连，第二接口焊盘21通过第二引线23与第二引脚25相连；第一引脚24和第二引脚25位于芯片PCB板2的边缘。
其中，透光孔26和光源照射窗口7的功能在于，在检测过程中为传感芯片1提供光源照射通路，使得光源不受阻挡直接照射在传感芯片1的第一敏感区域8、第二敏感区域9和第三敏感区域10。
所述外置导线3一端连接在传感芯片1的焊盘16上，另一端连接在第二接口焊盘21上；所述细胞培养测试腔体5的内侧壁开有凹槽27，所述外置电极4固定在凹槽27内，可采用直径为0.5mm的铂丝。
如图3所示，本发明检测细胞外生化参数的光电集成电位传感器的制备方法，包括以下步骤：
1、制备背面光源照射窗口7：选择电阻率为8～10Ω·cm的P型硅片作为硅基底6，清洗烘干之后，在硅基底6背面旋涂光刻胶，经紫外曝光显影，采用湿法腐蚀，蚀刻出光源照射窗口7，光源照射窗口7顶部的硅基底剩余厚度为100μm，如图4a、b所示；
2、制备重掺杂层11：在1000℃高温扩散炉内，通干氧，硅基底6正面热氧化生长一层厚氧化层28，厚度800～1000nm，随后在厚氧化层28上旋涂一层光刻胶，经紫外曝光显影，采用湿法腐蚀去除正面暴露的氧化层，然后采用离子注入或扩散法形成P+重掺杂层11，与此同时，P+重掺杂层11表面也会有少量氧化层形成，如图4c、d、e所示；
3、制备H+离子敏感膜材料：采用湿法腐蚀将硅基底6正面的氧化层全部去除，然后在芯片正面热氧化生长一层薄氧化层12，厚度50nm，如图4f、g所示；
4、制备金属敏感膜材料：在薄氧化层12表面旋涂光刻胶，经紫外曝光显影之后，磁控溅射20nm厚的钛化钨薄膜29作为粘附层，接着磁控溅射沉积一层金属层，厚度150～200nm，然后采用lift-off工艺将第二敏感区域9、第三敏感区域10、导线17和焊盘16以外的金属层进行剥离，如图4h、i所示；
5、制备片上隔离区域：采用LPCVD法在硅基底6正面沉积一层Si3N4绝缘层，厚度1μm，随后旋涂光刻胶，经紫外曝光显影，蚀刻第一敏感区域8、第二敏感区域9、第三敏感区域10、焊盘16表面覆盖的Si3N4绝缘层，而其他区域表面的Si3N4绝缘层18保留下来，作为片上隔离区域，如图4j、k所示；
6、制备背面铝电极19：硅基底6背面热蒸发沉积金属铝，厚度300nm，并在铝层表面旋涂光刻胶，经曝光显影，蚀刻掉光源照射窗口7表面的铝层，保留非窗口区域的铝电极19，如图4l所示；
7、传感器的封装：利用划片工艺将硅基底6分割成1cm×1cm的小片，取出一小片，将背面铝电极19涂上导电胶，并粘合在芯片PCB板2上的第一接口焊盘20处，放置于100℃的烘箱中固化1小时；将外置导线3的一端焊接在第二接口焊盘21上，将另一端涂上导电胶，粘合在传感芯片1表面的焊盘16上，放置于100℃的烘箱中固化1小时，使得第二金属层15与第二引脚25导通；然后将外置电极4卡在凹槽27内，再用环氧树脂胶水将细胞培养测试腔体5封接在芯片PCB板2上，并使得传感芯片1暴露在细胞培养测试腔体5内部；
8、制备复合膜14：配制单体吡咯和葡萄糖氧化酶的混合溶液，吡咯单体浓度为0.1M，葡萄糖氧化酶浓度在20～300U/mL范围内，将混合溶液滴加到细胞培养测试腔体5内，将第二金属层15作为工作电极，第二引脚25作为工作电极的信号引出脚，Ag/AgCl作为参比电极30，外置电极4作为对电极，组成三电极体系，分别与恒电位/电流仪31上的工作电极接口32、参比电极接口33、对电极接口34相连，如图5所示，在工作电极上施加恒电流，电流密度为0.01mA/cm2～1.0mA/cm2，电荷密度为10～40mC/cm2，单体吡咯发生聚合，并包埋葡萄糖氧化酶，在第二金属层15表面即可形成复合膜14，厚度小于100nm，随后采用pH7的磷酸盐缓冲液对传感芯片1表面进行清洗，而后放置在4℃条件下干燥保存待用，得到光电集成电位传感器。
本发明的工作过程如下：
1、将细胞培养在传感芯片1表面，细胞培养测试腔体5中加入细胞培养液500μl，将整个传感器放置在CO2细胞培养箱内24h，显微镜下观察细胞呈现贴壁生长，即进行测试。
2、采用恒电位仪在第一引脚24和外置电极4之间施加直流偏置电压，在硅基底6内部将形成耗尽层；采用3个频率不同的正弦调制的红外LED灯，波长840nm，电压1.5V，通过芯片PCB板2上的透光孔26和传感芯片1的光源照射窗口7，分别对第一敏感区域8，第二敏感区域9，第三敏感区域10进行背面照射，三个光源的光路完全独立，不会进行相互干扰。光源照射会在硅基底6内部产生光载流子，并在耗尽层的作用下，产生光生电流。光生电流由铝电极19引出，信号通过第一引脚24传导至锁相放大器进行放大、滤波，并通过十六位数据采集卡采集到上位机进行信号分频处理，可以分别得出第一敏感区域8表面产生的细胞外H+离子浓度信号、第二敏感区域9表面产生的胞外氧化还原电位信号、第三敏感区域10表面产生的胞外葡萄糖浓度信号。
Claims (2)
1.一种检测细胞外生化参数的光电集成电位传感器，其特征在于，包括：传感芯片(1)、芯片PCB板(2)、外置导线(3)、外置电极(4)和细胞培养测试腔体(5)；
所述传感芯片(1)具有硅基底(6)，硅基底(6)背面具有三个光源照射窗口(7)，三个光源照射窗口(7)之间间隔至少1mm，在硅基底(6)正面与光源照射窗口(7)相对应的位置分别设有第一敏感区域(8)、第二敏感区域(9)和第三敏感区域(10)，在除第一敏感区域(8)、第二敏感区域(9)和第三敏感区域(10)外的硅基底(6)上表面通过离子注入或扩散形成重掺杂层(11)，在硅基底(6)正面覆盖薄氧化层(12)，作为H+离子敏感材料；在薄氧化层(12)表面第二敏感区域(9)对应的位置覆盖第一金属层(13)，作为氧化还原电位敏感材料；在薄氧化层(12)表面第三敏感区域(10)对应的位置覆盖复合膜(14)，作为葡萄糖的敏感材料；所述复合膜(14)由第二金属层(15)上电镀聚吡咯和葡萄糖氧化酶的混合物形成；传感芯片(1)边缘具有一焊盘(16)，焊盘(16)通过导线(17)与第二金属层(15)相连；第一金属层(13)和复合膜(14)的上表面、薄氧化层(12)上第一敏感区域(8)对应的位置以及焊盘(16)均暴露于传感芯片(1)表面，其他区域均覆盖Si3N4绝缘层(18)；硅基底(6)背面的非窗口区域覆盖铝电极(19)；
所述芯片PCB板(2)上具有第一接口焊盘(20)、第二接口焊盘(21)、第一引线(22)、第二引线(23)、第一引脚(24)和第二引脚(25)，所述第一接口焊盘(20)的形状和尺寸与传感芯片(1)背面相同，并在光源照射窗口(7)的相对应位置开有透光孔(26)；第一接口焊盘(20)通过第一引线(22)与第一引脚(24)相连，第二接口焊盘(21)通过第二引线(23)与第二引脚(25)相连；第一引脚(24)和第二引脚(25)位于芯片PCB板(2)的边缘；
所述外置导线(3)一端连接在传感芯片(1)的焊盘(16)上，另一端连接在第二接口焊盘(21)上；所述细胞培养测试腔体(5)的内侧壁开有凹槽(27)，所述外置电极(4)固定在凹槽(27)内。
2.一种权利要求1所述光电集成电位传感器的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)制备背面光源照射窗口(7)：选择电阻率为8～10Ω·cm的P型硅片作为硅基底(6)，清洗烘干之后，在硅基底(6)背面旋涂光刻胶，经紫外曝光显影，采用湿法腐蚀，蚀刻出光源照射窗口(7)，光源照射窗口(7)顶部的硅基底剩余厚度为100μm；
(2)制备重掺杂层(11)：在1000℃高温扩散炉内，通干氧，硅基底(6)正面热氧化生长一层厚氧化层(28)，厚度800～1000nm，随后在厚氧化层(28)上旋涂一层光刻胶，经紫外曝光显影，采用湿法腐蚀去除正面暴露的氧化层，然后采用离子注入或扩散法形成P+重掺杂层(11)，与此同时，P+重掺杂层(11)表面也会有少量氧化层形成；
(3)制备H+离子敏感膜材料：采用湿法腐蚀将硅基底(6)正面的氧化层全部去除，然后在芯片正面热氧化生长一层薄氧化层(12)，厚度50nm；
(4)制备金属敏感膜材料：在薄氧化层(12)表面旋涂光刻胶，经紫外曝光显影之后，磁控溅射20nm厚的钛化钨薄膜(29)作为粘附层，接着磁控溅射沉积一层金属层，厚度150～200nm，然后采用lift-off工艺将第二敏感区域(9)、第三敏感区域(10)、导线(17)和焊盘(16)以外的金属层进行剥离；
(5)制备片上隔离区域：采用LPCVD法在硅基底(6)正面沉积一层Si3N4绝缘层，厚度1μm，随后旋涂光刻胶，经紫外曝光显影，蚀刻第一敏感区域(8)、第二敏感区域(9)、第三敏感区域(10)、焊盘(16)表面覆盖的Si3N4绝缘层，而其他区域表面的Si3N4绝缘层(18)保留下来，作为片上隔离区域；
(6)制备背面铝电极(19)：硅基底(6)背面热蒸发沉积金属铝，厚度300nm，并在铝层表面旋涂光刻胶，经曝光显影，蚀刻掉光源照射窗口(7)表面的铝层，保留非窗口区域的铝电极(19)；
(7)传感器的封装：利用划片工艺将硅基底(6)分割成1cm×1cm的小片，取出一小片，将背面铝电极(19)涂上导电胶，并粘合在芯片PCB板(2)上的第一接口焊盘(20)处，放置于100℃的烘箱中固化1小时；将外置导线(3)的一端焊接在第二接口焊盘(21)上，将另一端涂上导电胶，粘合在传感芯片(1)表面的焊盘(16)上，放置于100℃的烘箱中固化1小时，使得第二金属层(15)与第二引脚(25)导通；然后将外置电极(4)卡在凹槽(27)内，再用环氧树脂胶水将细胞培养测试腔体(5)封接在芯片PCB板(2)上，并使得传感芯片(1)暴露在细胞培养测试腔体(5)内部；
(8)制备复合膜(14)：配制单体吡咯和葡萄糖氧化酶的混合溶液，吡咯单体浓度为0.1M，葡萄糖氧化酶浓度在20～300U/mL范围内，将混合溶液滴加到细胞培养测试腔体(5)内，将第二金属层(15)作为工作电极，第二引脚(25)作为工作电极的信号引出脚，Ag/AgCl作为参比电极(30)，外置电极(4)作为对电极，组成三电极体系，分别与恒电位/电流仪(31)上的工作电极接口(32)、参比电极接口(33)、对电极接口(34)相连，在工作电极上施加恒电流，电流密度为0.01mA/cm2～1.0mA/cm2，电荷密度为10～40mC/cm2，单体吡咯发生聚合，并包埋葡萄糖氧化酶，在第二金属层(15)表面即可形成复合膜(14)，厚度小于100nm，随后采用pH7的磷酸盐缓冲液对传感芯片(1)表面进行清洗，而后放置在4℃条件下干燥保存待用，得到光电集成电位传感器。
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