CN114674897B - 一种用于检测单细胞外pH值的探针型有机电化学晶体管传感器及其制备方法、检测方法 - Google Patents

一种用于检测单细胞外pH值的探针型有机电化学晶体管传感器及其制备方法、检测方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种用于检测单细胞外pH值的探针型有机电化学晶体管传感器及其制备方法、检测方法，其中，探针型有机电化学晶体管传感器包括装有电解液的电解池，一端***到所述电解液中的探针型晶体管和探针型栅电极，所述探针型晶体管为微米双孔毛细管结构，所述微米双孔毛细管结构中的孔内均设置有导电层，所述微米双孔毛细管结构的底端设置有与所述导电层接触的有机半导体薄膜层；所述探针型栅电极为纳米单孔毛细管结构，所述纳米单孔毛细管结构的孔内修饰有pH敏感功能层。本发明提供的探针型有机电化学晶体管传感器对单细胞外pH值具有更高的检测灵敏度，且不会对单细胞的行为造成干扰。

Description

一种用于检测单细胞外pH值的探针型有机电化学晶体管传感 器及其制备方法、检测方法
技术领域
本发明涉及有机电化学晶体管技术领域，特别涉及一种用于检测单细胞外pH值的探针型有机电化学晶体管传感器及其制备方法、检测方法。
背景技术
细胞是构成生物学功能的基本单元，是研究诸多生命进程的出发点。研究人员发现对细胞群体的分析研究获得的是统计平均结果，会使单个细胞之间的差异性被掩盖，从而失去许多重要的细胞生理信息。因此，进行单细胞内物质分析，可以深入了解不同细胞之间的随机性和差异性，有助于研究人员更加准确和全面的了解细胞生理信息。此外，由于单细胞具有高度的异质性，单细胞分析在生物学领域中的研究和应用至关重要，例如，在早期癌症中恶性肿瘤细胞的检测与治疗、单细胞凋亡以及单细胞基因测序等方面具有重要意义。由于单细胞体积小，单细胞内的很多分子含量都极低，因此，要实现单细胞内活性分子和功能分子的准确检测及分析具有非常高的难度和挑战性。在单细胞水平，尤其是在癌细胞中实时监测细胞外pH对阐明疾病发展机制、病理过程和研究药物作用至关重要。
目前，主要的单细胞分析方法有以下四种：第一种是毛细管电泳法，其主要是采用电泳分离与电化学分析等技术相结合的方法，对单细胞裂解后的化学成分进行分析检测。该方法的缺点在于检测前需要进行复杂的预处理，难以实现对单细胞的实时检测；第二种是荧光显微成像法，该方法是通过显微成像技术对单细胞的组分和形态进行分析，其缺点在于其检测过程中使用具有毒性的荧光物质，会对细胞活性造成影响，从而影响检测的可靠性；第三种是利用微流控芯片进行检测，其是通过微流控通道与质谱等技术相结合的方式，将单细胞引入到一块芯片上进行检测分析，但该芯片***的制造成本十分昂贵、操作***较为复杂；第四种是电化学分析方法，其是将纳米电极扎入细胞内部抽取部分组分进行分析，但是该方法的检测电流太小，仅在纳安甚至是皮安级别，容易干扰电化学信号，从而影响检测的灵敏度。
细胞需要在相对恒定的中性外部微环境下存活，局部细胞外pH值的精确检测对了解H+在细胞活性中的作用有重要意义。此外，测量细胞外微环境局部pH值对评估肿瘤侵袭程度和免疫反应也十分重要。然而，由于细胞外质子的高迁移率和快速扩散，细胞外微环境的pH测量具有很大的挑战性。目前，最常用的pH探针是基于传统的微电极，但由于体积较大且响应时间慢，它的应用受到很大限制。另外，基于荧光的pH探针也可用于细胞外微环境酸碱度的检测，但由于其背景信号较强且具有快速光漂白等缺点，其应用也具有相当大的限制。核磁共振成像和正电子发射计算机断层扫描的使用也有相关报道。然而，这些方法的空间分辨率都较低，并且，它们对局部细胞外pH值的量化具有很高的挑战性。
因此，现有技术还有待于改进和发展。
发明内容
鉴于上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种用于检测单细胞外pH值的探针型有机电化学晶体管传感器及其制备方法、检测方法，旨在解决现有技术无法高灵敏度地检测且量化单细胞外pH值的问题。
本发明的技术方案如下：
一种用于检测单细胞外pH值的探针型有机电化学晶体管传感器，其中，包括装有电解液的电解池，一端***到所述电解液中的探针型晶体管和探针型栅电极，所述探针型晶体管为微米双孔毛细管结构，所述微米双孔毛细管结构中的孔内均设置有导电层，所述导电层均连接有第一金属导线且所述第一金属导线向孔外延伸出来，所述微米双孔毛细管结构的底端设置有与所述导电层接触的有机半导体薄膜层；所述探针型栅电极为纳米单孔毛细管结构，所述纳米单孔毛细管结构的孔内修饰有pH敏感功能层，所述pH敏感功能层包括结合纳米单孔毛细管结构孔内的3-氨丙基三乙氧基硅烷，与所述3-氨丙基三乙氧基硅烷通过共价键连接的戊二醛，以及与所述戊二醛通过共价键连接的pH敏感型氨基酸，所述探针型栅电极的孔内连接有第二金属导线且所述第二金属导线向孔外延伸出来。
所述用于检测单细胞外pH值的探针型有机电化学晶体管传感器，其中，所述pH敏感型氨基酸为L-谷氨酸、L-赖氨酸、半胱氨酸和L-组氨酸中的一种。
所述用于检测单细胞外pH值的探针型有机电化学晶体管传感器，其中，所述微米双孔毛细管结构和纳米单孔毛细管结构独立地选自硼硅酸盐毛细管和石英毛细管中的一种。
所述用于检测单细胞外pH值的探针型有机电化学晶体管传感器，其中，所述导电层的材料为C、Pt、Au、Ag和Cu中的一种。
所述用于检测单细胞外pH值的探针型有机电化学晶体管传感器，其中，所述有机半导体薄膜层的材料为聚(3,4-乙烯二氧噻吩)-聚苯乙烯磺酸(PEDOT:PSS)、聚吡咯类、聚噻吩类、聚苯胺类、聚咔唑类及其共聚物中的至少一种。
一种用于检测单细胞外pH值的探针型有机电化学晶体管传感器的制备方法，其中，包括步骤：
通过设置拉针仪的加热温度、灯丝模式、拉针速度、延迟时间、拉力大小五个参数，对毛细管进行拉制，制得预设针尖孔径大小的微米双孔毛细管和纳米单孔毛细管；
向微米双孔毛细管内通入丁烷，并对所述微米双孔毛细管进行加热处理，使丁烷裂解成碳黑并沉积在微米双孔毛细管的孔内，形成导电层；
在所述微米双孔毛细管的双孔内均***与导电层连接的金属丝，采用三电极体系及循环伏安法进行电化学沉积在所述微米双孔毛细管的底端生成与导电层接触的有机半导体薄膜层，制得微米双孔毛细管结构；
将3-氨丙基三乙氧基硅烷溶液从所述纳米单孔毛细管的末端灌入至其尖端，在黑暗条件下孵育后，得到烷氧基功能化的纳米单孔毛细管；
将戊二醛水溶液灌入所述烷氧基功能化的纳米单孔毛细管尖端，反应后对纳米单孔毛细管进行冲洗处理，干燥后制得醛基功能化的纳米单孔毛细管；
将所述醛基功能化的纳米单孔毛细管放置于pH敏感氨基酸有机溶液中，反应2-3h后，制得纳米单孔毛细管结构。
所述用于检测单细胞外pH值的探针型有机电化学晶体管传感器的制备方法，其中，所述pH敏感型氨基酸为L-谷氨酸、L-赖氨酸、半胱氨酸和L-组氨酸中的一种。
所述用于检测单细胞外pH值的探针型有机电化学晶体管传感器的制备方法，其中，将戊二醛水溶液灌入所述烷氧基功能化的纳米单孔毛细管尖端，反应后对纳米单孔毛细管进行冲洗处理，干燥后制得醛基功能化的纳米单孔毛细管的步骤包括：
通过微量上样针将戊二醛水溶液灌入烷氧基功能化的纳米单孔毛细管尖端，将其放入冰箱内3-10℃反应过夜；
然后用无水乙醇对纳米单孔毛细管进行冲洗处理，冲洗完毕后放入真空干燥箱中进行干燥处理，制得醛基功能化的纳米单孔毛细管。
一种用于检测单细胞外pH值的探针型有机电化学晶体管传感器的检测方法，其中，包括步骤：
以PBS溶液为电解液，将探针型晶体管和探针型栅电极***到电解液中并组装成探针型有机电化学晶体管传感器，并在所述PBS溶液中测量其对不同pH值的响应，得到探针型有机电化学晶体管传感器的△IDS-pH曲线；
先对细胞进行清洗并在含有PBS溶液的培养皿中重新培养，将探针型晶体管和探针型栅电极安装在3D平移台上，并在显微镜观察下将探针型晶体管和探针型栅电极缓慢靠近细胞，施加电压实时测量IDS-VG曲线，待电流稳定后用药物诱导细胞应激分泌H+并收集电流信号，根据收集的电流信号以及△IDS-pH曲线得到细胞外的pH值。
所述用于检测单细胞外pH值的探针型有机电化学晶体管传感器的检测方法，其中，施加电压参数为VG＝0-0.45V，VDS＝-0.05V。
有益效果：本发明提供了一种用于检测单细胞外pH值的探针型有机电化学晶体管传感器，通过在纳米单孔毛细管结构的孔内修饰pH敏感功能层，得到探针型栅电极，所述探针型纳米栅电极的尖端微环境pH改变，会改变针尖内表面电荷的密度与极性，从而可以通过检测探针型纳米栅电极的实时离子电流来对单细胞外的pH进行检测，在单细胞分析和检测领域提供了一条新思路。本发明在探针型有机电化学晶体管基础上，借助于OECT信号放大的功能，对栅电极上微弱的电流信号变化进行放大，从而可利用探针型有机电化学晶体管实现单细胞外pH值的高灵敏检测；且由于探针型纳米栅电极体积小，不易破坏细胞膜，因此其不会对单细胞的行为造成干扰。
附图说明
图1为一种用于检测单细胞外pH值的探针型有机电化学晶体管传感器使用状态结构图。
图2为本发明用于检测单细胞外pH的探针型有机电化学晶体管传感器中，微米双孔毛细管结构的剖面示意图。
图3为本发明用于检测单细胞外pH的探针型有机电化学晶体管传感器中，纳米单孔毛细管结构的剖面示意图。
图4为本发明一种用于检测单细胞外pH的探针型有机电化学晶体管传感器的制备方法流程图。
图5为探针型有机电化学晶体管传感器的制备方法文字流程图。
图6为探针型栅电极在传统电化学测试在二茂铁甲醇溶液中CV图。
图7为探针型OECT器件的转移曲线图。
图8为微/纳米探针型OECT器件在PBS溶液中测试得到的△IDS随不同pH值的变化关系图。
具体实施方式
本发明提供一种用于检测单细胞外pH值的探针型有机电化学晶体管传感器及其制备方法、检测方法，为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
请参阅图1-图3，本发明提供了一种用于检测单细胞外pH值的探针型有机电化学晶体管传感器，如图所示，其包括装有电解液2的电解池1，一端***到所述电解液2中的探针型晶体管3和探针型栅电极4，所述探针型晶体管3为微米双孔毛细管结构，所述微米双孔毛细管结构中的孔内均设置有导电层5，且所述导电层5均连接有第一金属导线6其所述第一金属导线6向孔外延伸出来，所述微米双孔毛细管结构的底端设置有与所述导电层5接触的有机半导体薄膜层7；所述探针型栅电极4为纳米单孔毛细管结构，所述纳米单孔毛细管结构的孔内修饰有pH敏感功能层8，所述pH敏感功能层8包括结合纳米单孔毛细管结构孔内的3-氨丙基三乙氧基硅烷，与所述3-氨丙基三乙氧基硅烷通过共价键连接的戊二醛，以及与所述戊二醛通过共价键连接的pH敏感型氨基酸；所述探针型栅电极连接有第二金属导线9，且所述第二金属导线9向孔外延伸出来。
本发明提供的探针型有机电化学晶体管传感器属于一种新型的高灵敏生物传感器，通过在纳米单孔毛细管结构的孔内修饰pH敏感功能层，得到探针型栅电极，所述探针型纳米栅电极的尖端微环境pH改变，会改变尖端内表面电荷的密度与极性，进一步引起沟道电流不同程度的变化，从而可以通过检测探针型纳米栅电极的实时离子电流来对单细胞外的pH进行检测，在单细胞分析和检测领域提供了一条新思路。本发明在探针型有机电化学晶体管基础上，借助于OECT信号放大的功能，对栅电极上微弱的电流信号变化进行放大，从而可利用探针型有机电化学晶体管实现单细胞外pH值的高灵敏检测；且由于探针型纳米栅电极体积小，不易破坏细胞膜，因此其不会对单细胞的行为造成干扰。
进一步来说，本发明探针型有机电化学晶体管传感器可用于检测单细胞外pH值的原理如图4所示，在探针型栅电极上修饰有3-氨丙基三乙氧基硅烷(APTES)后，由于带正电的氨基被修饰在探针型栅电极的针尖内壁上，其离子电流为正向整流。当戊二醛(GA)被修饰到探针型栅电极的针尖内壁后，由于醛基不带电，针尖的正向离子电流变小；当带负电荷的pH敏感型氨基酸与戊二醛(GA)结合后，针尖的正向离子电流进一步减小。由于修饰在针尖内壁上的APTES、戊二醛、和氨基酸本身就具有等电点，当针内电解液的pH大于物质的等电点时，物质带有负电，针内电解液的pH小于物质的等电点时，物质带正电，所以离子电流会随之改变，当针内壁物质带有正电荷时，其I-V曲线表现为+1v的电流大于-1v的电流，即为正向整流反之物质带有负电荷，为负向整流。因此，用探针型栅电极检测单细胞外的不同pH值时，pH值越高于针尖内有机分子的等电点时，纳米针尖的正电荷数量越多，其针尖的正向离子整流越明显；pH值越低于针尖内有机分子的等电点时，纳米针尖的负电荷数量越多，针尖的负向离子整流越明显。因此，利用OECT兼具传感和信号放大的作用，对探针型栅电极上微弱的电流信号变化进行放大，可以解决传统电化学检测信号弱的问题，因此该探针型有机电化学晶体管传感器具有更高的灵敏度。
在一些实施方式中，所述pH敏感型氨基酸为L-谷氨酸、L-赖氨酸、半胱氨酸和L-组氨酸中的一种，但不限于此。
在一些实施方式中，所述微米双孔毛细管结构和纳米单孔毛细管结构独立地选自硼硅酸盐毛细管和石英毛细管中的一种，但不限于此。
在一些实施方式中，所述导电层的材料为C、Pt、Au、Ag和Cu中的一种，但不限于此。
在一些实施方式中，所述有机半导体薄膜层的材料为聚(3,4-乙烯二氧噻吩)-聚苯乙烯磺酸(PEDOT:PSS)、聚吡咯类、聚噻吩类、聚苯胺类、聚咔唑类及其共聚物中的至少一种。
在一些实施方式中，还提供一种用于检测单细胞外pH值的探针型有机电化学晶体管传感器的制备方法，如图5所示，其包括步骤：
S10、通过设置拉针仪的加热温度、灯丝模式、拉针速度、延迟时间、拉力大小五个参数，对毛细管进行拉制，制得预设针尖孔径大小的微米双孔毛细管和纳米单孔毛细管；
S20、向微米双孔毛细管内通入丁烷，并对所述微米双孔毛细管进行加热处理，使丁烷裂解成碳黑并沉积在微米双孔毛细管的孔内，形成导电层；
S30、在所述微米双孔毛细管的双孔内均***与导电层连接的金属丝，采用三电极体系及循环伏安法进行电化学沉积在所述微米双孔毛细管的底端生成与导电层接触的有机半导体薄膜层，制得微米双孔毛细管结构；
S40、将3-氨丙基三乙氧基硅烷溶液从所述纳米单孔毛细管的末端灌入至其尖端，在黑暗条件下孵育后，得到烷氧基功能化的纳米单孔毛细管；
S50、将戊二醛水溶液灌入所述烷氧基功能化的纳米单孔毛细管尖端，反应后对纳米单孔毛细管进行冲洗处理，干燥后制得醛基功能化的纳米单孔毛细管；
S60、将所述醛基功能化的纳米单孔毛细管放置于pH敏感氨基酸有机溶液中，反应2-3h后，制得纳米单孔毛细管结构。
下面通过具体实施例对本发明探针型有机电化学晶体管传感器的制备方法进行说明：
毛细管的制备，将外径1.0mm，内径0.59mm的硼硅酸盐毛细管用新鲜制备的食人鱼溶液(98％H2SO4:30％H2O2＝3:1(v/v))浸泡2h，用超纯水和无水乙醇多次冲洗毛细管内残留的食人鱼溶液，将冲洗干净的玻璃毛细管用氮***吹干备用。然后利用微电极拉制仪P-2000制备毛细管电极。其中，制备纳米单孔毛细管的拉制仪P-2000的拉制参数为：HEAT(加热温度)＝350℃，FIL(灯丝模式)＝3，VEL(拉针速度)＝40mm/s，DEL(延迟时间)＝200ms，PUL(拉力大小)＝0N；
HEAT＝340℃，FIL＝3，VEL＝37mm/s，DEL＝170ms，PUL＝100N。
制备微米双孔石英毛细管的拉制仪P-2000的拉制参数为:
HEAT＝660℃，FIL＝3，VEL＝30mm/s，DEL＝140ms，PUL＝120N；
HEAT＝680℃，FIL＝3，VEL＝30mm/s，DEL＝140ms，PUL＝130N。
探针型晶体管的制备，将微米双孔石英毛细管放在氩气保护下的一个石英玻璃管内，然后向毛细管内注入高压丁烷气，同时用丁烷气加热喷头对准石英玻璃管外壁。在800℃高温下，通过毛细管的丁烷裂解成碳黑，并沉积在内壁形成碳电极(导电层)。后续调节丁烷气和氩气的进气压力、火焰大小、加热时间、加热温度等参数得到碳层致密、形貌平整的石英微米双孔碳电极。随后将制得的碳电极放置于含1mM甲醇二茂铁和0.1M KCl的溶液中进行循环伏安扫描，观察其电流和形状，选择形状为“S”形，电流大小合适的源漏电极进行后续的电沉积实验；将制备好的石英微米双孔电极用超纯水和无水乙醇多次清洗后吹干，为增加电极表面的亲水性，将石英微米双孔电极放在等离子体清洗仪中处理10min。以15mMEDOT和20mM PSS溶液为电解质，采用三电极体系，将两根铜丝从两孔末端分别***碳电极的两个通道作为工作电极，以Ag/AgCl、铂丝分别作为参比电极和对电极，采用循环伏安法进行电化学沉积。扫描电压设置为0.9V，沉积时间为150s。通过聚合反应在针尖上沉积PEDOT:PSS薄膜，得到探针型晶体管。
探针型栅电极的制备：在室温条件下，通过微量上样针将5μL的1％(v/v)浓度的3-氨丙基三乙氧基硅烷(APTES)溶液从纳米单孔毛细管的末端灌入其尖端，竖直放置并弹走气泡，然后在黑暗条件下孵育30min。反应后的纳米单孔毛细管用无水乙醇清洗4次，每次反应5min，防止纳米孔堵塞。清洗完毕后将其放入真空干燥箱中60℃干燥30min。
通过微量上样针将5μL的2.5％(m/m)浓度的戊二醛(GA)水溶液灌入3-氨丙基三乙氧基硅烷(APTES)功能化的纳米单孔毛细管尖端，将其放入冰箱内4℃反应过夜，然后将纳米单孔毛细管用无水乙醇冲洗6次，每次反应10min，清洗完毕后将其放入真空干燥箱中60℃干燥30min。最后将醛基功能化的纳米单孔毛细管在30mM L-谷氨酸(L-Glutamic acid)溶液中反应3h，之后用超纯水清洗干净后备用，制得如图4所示的探针型栅电极。
进一步地，图6为传统纳米碳电极在二茂铁甲醇溶液中的C-V曲线，图中显示电流大小在10-10A级别，而图7中本发明制备的微/纳米探针型OECT器件转移曲线图显示电流大小在10-5A级别，比传统电化学方法高了5个数量级。由于检测得到的电流信号越大，对微弱生物信号变化就可能越敏感，因此本发明提供的探针型OECT器件在生物分子检测中将具有更高的灵敏度。
在一些实施方式中，还提供一种用于检测单细胞外pH值的探针型有机电化学晶体管传感器的检测方法，其包括步骤：
以PBS溶液为电解液，将探针型晶体管和探针型栅电极***到电解液中并组装成探针型有机电化学晶体管传感器，并在所述PBS溶液中测量其对不同pH值的响应，得到探针型有机电化学晶体管传感器的△IDS-pH曲线；
先对细胞进行清洗并在含有PBS溶液的培养皿中重新培养，将探针型晶体管和探针型栅电极安装在3D平移台上，并在显微镜观察下将探针型晶体管和探针型栅电极缓慢靠近细胞，施加电压实时测量IDS-VG曲线，待电流稳定后用药物诱导细胞应激分泌H+并收集电流信号，根据收集的电流信号以及△IDS-pH曲线得到细胞外的pH值。
下面通过具体实施例对本发明探针型有机电化学晶体管传感器的检测方法做进一步的解释说明：
体外模拟液中不同pH值的检测：以10mM PBS溶液为电解质，将两根毛细管组装成探针型OECT器件，配置不同pH值的PBS溶液进行测量，设置VG＝0-0.45V，VDS＝-0.05V下利用半导体参数测试仪Keithley 4200测量器件的IDS-VG曲线。
人类恶性黑色素瘤细胞-A375的培养：在细胞培养皿上培养单细胞，将人类恶性黑色素瘤细胞-A375在添加有10％(v/v)胎牛血清(FBS)和100U/mL链霉素和100U/mL青霉素的DMEM培养基中培养，细胞培养于37℃恒温，含5％CO2细胞培养箱中；
人类恶性黑色素瘤细胞-A375外pH的检测：将培养好的人类恶性黑色素瘤细胞-A375用PBS溶液洗涤三次，放入CO2恒温孵育箱继续培养60min，然后放置在MP-225微操(CA)配备倒置显微镜下进行实验。通过调节显微三维操作仪把微/纳米探针型OECT传感器移到单细胞的外表面，以接收细胞外pH值的细微变化。在检测过程中，所述探针型栅电极也需要在孔内引入金属丝。通过对照实验得到的pH标准曲线，计算细胞外的pH值，测试值为同一个样品的三次平均值。
在本实施例中，图8为微/纳米探针型OECT器件在PBS溶液中测试得到的△IDS随不同pH值的变化关系图，从图中可以看到两者线性关系较好。此结果表明，本发明探针型OECT器件在模拟液中对不同pH值有不同程度的响应且电流放大信号效果较为明显。本发明将纳米电极与有机电化学晶体管(OECT)相结合，提出一种新型的单细胞外pH的检测方案。由于OECT具有传感和信号放大的作用，可以放大传统电化学纳米电极在单细胞分析中微弱的检测电流，因此该传感器具有更高的灵敏度。
应当理解的是，本发明的应用不限于上述的举例，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims (10)

1.一种用于检测单细胞外pH值的探针型有机电化学晶体管传感器，其特征在于，包括装有电解液的电解池，一端***到所述电解液中的探针型晶体管和探针型栅电极，所述探针型晶体管为微米双孔毛细管结构，所述微米双孔毛细管结构中的孔内均设置有导电层，所述导电层均连接有第一金属导线且所述第一金属导线向孔外延伸出来，所述微米双孔毛细管结构的底端设置有与所述导电层接触的有机半导体薄膜层；所述探针型栅电极为纳米单孔毛细管结构，所述纳米单孔毛细管结构的孔内修饰有pH敏感功能层，所述pH敏感功能层包括结合纳米单孔毛细管结构孔内的3-氨丙基三乙氧基硅烷，与所述3-氨丙基三乙氧基硅烷通过共价键连接的戊二醛，以及与所述戊二醛通过共价键连接的pH敏感型氨基酸，所述探针型栅电极连接有第二金属导线，且所述第二金属导线向孔外延伸出来。
2.根据权利要求1所述用于检测单细胞外pH值的探针型有机电化学晶体管传感器，其特征在于，所述pH敏感型氨基酸为L-谷氨酸、L-赖氨酸、半胱氨酸和L-组氨酸中的一种。
3.根据权利要求1所述用于检测单细胞外pH值的探针型有机电化学晶体管传感器，其特征在于，所述微米双孔毛细管结构和纳米单孔毛细管结构独立地选自硼硅酸盐毛细管和石英毛细管中的一种。
4.根据权利要求1所述用于检测单细胞外pH值的探针型有机电化学晶体管传感器，其特征在于，所述导电层的材料为C、Pt、Au、Ag和Cu中的一种。
5.根据权利要求1所述用于检测单细胞外pH值的探针型有机电化学晶体管传感器，其特征在于，所述有机半导体薄膜层的材料为聚(3,4-乙烯二氧噻吩)-聚苯乙烯磺酸、聚吡咯类、聚噻吩类、聚苯胺类、聚咔唑类及其共聚物中的至少一种。
6.一种如权利要求1-5任一所述用于检测单细胞外pH值的探针型有机电化学晶体管传感器的制备方法，其特征在于，包括步骤：
通过设置拉针仪的加热温度、灯丝模式、拉针速度、延迟时间、拉力大小五个参数，对毛细管进行拉制，制得预设针尖孔径大小的微米双孔毛细管和纳米单孔毛细管；
向微米双孔毛细管内通入丁烷，并对所述微米双孔毛细管进行加热处理，使丁烷裂解成碳黑并沉积在微米双孔毛细管的孔内，形成导电层；
在所述微米双孔毛细管的双孔内均***与导电层连接的金属丝，采用三电极体系及循环伏安法进行电化学沉积在所述微米双孔毛细管的底端生成与导电层接触的有机半导体薄膜层，制得微米双孔毛细管结构；
将3-氨丙基三乙氧基硅烷溶液从所述纳米单孔毛细管的末端灌入至其尖端，在黑暗条件下孵育后，得到烷氧基功能化的纳米单孔毛细管；
将戊二醛水溶液灌入所述烷氧基功能化的纳米单孔毛细管尖端，反应后对纳米单孔毛细管进行冲洗处理，干燥后制得醛基功能化的纳米单孔毛细管；
将所述醛基功能化的纳米单孔毛细管放置于pH敏感氨基酸有机溶液中，反应2-3h后，制得纳米单孔毛细管结构。
7.根据权利要求6所述用于检测单细胞外pH值的探针型有机电化学晶体管传感器的制备方法，其特征在于，所述pH敏感型氨基酸为L-谷氨酸、L-赖氨酸、半胱氨酸和L-组氨酸中的一种。
8.根据权利要求6所述用于检测单细胞外pH值的探针型有机电化学晶体管传感器的制备方法，其特征在于，将戊二醛水溶液灌入所述烷氧基功能化的纳米单孔毛细管尖端，反应后对纳米单孔毛细管进行冲洗处理，干燥后制得醛基功能化的纳米单孔毛细管的步骤包括：
通过微量上样针将戊二醛水溶液灌入烷氧基功能化的纳米单孔毛细管尖端，将其放入冰箱内3-10℃反应过夜；
然后用无水乙醇对纳米单孔毛细管进行冲洗处理，冲洗完毕后放入真空干燥箱中进行干燥处理，制得醛基功能化的纳米单孔毛细管。
9.一种如权利要求1-5任一所述用于检测单细胞外pH值的探针型有机电化学晶体管传感器的检测方法，其特征在于，包括步骤：
以PBS溶液为电解液，将探针型晶体管和探针型栅电极***到电解液中并组装成探针型有机电化学晶体管传感器，并在所述PBS溶液中测量其对不同pH值的响应，得到探针型有机电化学晶体管传感器的△IDS-pH曲线；
先对细胞进行清洗并在含有PBS溶液的培养皿中重新培养，将探针型晶体管和探针型栅电极安装在3D平移台上，并在显微镜观察下将探针型晶体管和探针型栅电极缓慢靠近细胞，施加电压实时测量IDS-VG曲线，待电流稳定后用药物诱导细胞应激分泌H+并收集电流信号，根据收集的电流信号以及△IDS-pH曲线得到细胞外的pH值。
10.根据权利要求9所述用于检测单细胞外pH值的探针型有机电化学晶体管传感器的检测方法，其特征在于，施加电压参数为VG＝0-0.45V，VDS＝-0.05V。
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