场效应细胞传感器是一种新型的,能实时监测体外培养的细胞电生理信号的传感器。在各类细胞电生理信号检测的方法中,具有操作简单、高通量、对细胞干扰与刺激最小、信号采集时间持久的特点。微纳加工技术中涉及多种重金属和多种腐蚀性化学试剂,考虑其原材料和制作工艺所带来的潜在毒性,将该工艺生产的产品用于生物领域,必须经过毒性测试,确保其具有良好的生物安全性。本文从生物细胞的生理生化特性出发,结合场效应传感原理,进行高通量的场效应细胞传感芯片的设计;在毒性测试方面,本文选取大鼠海马神经元细胞,以康宁标准24孔板上培养的细胞作为对照,通过显微镜的定性观察和四唑盐比色法(MTT法)定量测试,评价由不同厚度SiO2包被传感芯片栅极的场效应细胞培养皿的毒性。本文的工作成果主要为以下4方面:1.设计了一种耗尽型P-沟道的场效应细胞传感器,供电电压为-3～1V,导通电流范围为30～60 μA,漏电流小于1 nA,沟道电阻为10～20 KΩ,单个有效传感面积为2.5 μm2,并具有较好的转移特性,能通过调节背栅电压调整有效工作区间。2.设计了 10×10的场效应细胞传感芯片,并完成了其实物制作。同时设计了二次地址编码,绘制了软件热力图,构建了芯片与软件的对应关系,采用最直观的方式进行信号的显示。3.完成了初代场效应细胞培养皿的组装,并根据芯片等器件的特殊性,设计了以50℃水温,先低频超声清洗5min,再用高频超声清洗10min,同时搭配干热灭菌和紫外灭菌的清洗工艺,并经过多次海马神经元细胞的成功培养,确定了该清洗灭菌流程能达到实际使用需求。4.证明了 30 nm至100 nm厚度的SiO2绝缘隔离层包被的培养皿在MTT法评价指标中均为1级,无生物毒性;随着SiO2绝缘隔离层厚度增加,海马神经元培养的成活率呈上升趋势。