[發明專利]多孔化學電極的制備方法

有效

• 申請號: 200710020998.1
• 申請日: 2007-04-06
• 公開（公告）號: CN101051035A
• 公開（公告）日: 2007-10-10
• 發明（設計）人: 何農躍;許利劍;李智洋
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: G01N27/36
• 分類號: G01N27/36
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司
• 代理人: 陸志斌

一、技術領域

本發明屬于生物傳感器制備技術領域，特別涉及一種多孔化學電極的制備方法。

二、背景技術

電化學生物傳感器是一類將生物大分子之間的特異性結合直接或間接地轉化為可檢測電信號的傳感器。碳糊電極的研究始于20世紀八十年代，并一度引起人們的高度關注，因為其制作方法特別簡單而成本特別低廉，被認為是制備和使用一次性電極的理想方法。但隨著研究的不斷深入，人們也發現此類電極存在著結果重現性差和不宜長期保存的缺點，妨礙了在生物分析中的實際應用。究其原因，可能主要有：(1)電極制備的每一個過程并非完全重復和定量進行，而且電極表面性質如比表面積、吸附活性位點多少等，也不高度一致；(2)粘接劑石蠟油等的揮發干枯導致電極體相不嚴實而失效。雖然對電極進行各種改性與修飾的報道不少，例如采用環氧樹脂或導電膠等作為粘接劑，得到的電極體相性質整體優于石蠟油作為粘接劑獲得的結果，但并不能從根本上解決存在的問題。

三、發明內容

本發明提供一種多孔化學電極的制備方法，該方法工藝簡單，成本低廉。由本發明得到的電極靈敏度獲得顯著提高，具有保存長效性、平行可靠性及選擇性好的優點。

本發明技術解決方案為：一種多孔化學電極的制備方法，將中空玻璃管洗凈，將前驅體、填料及納米微球模板按照質量比為1～1.5：3～4.5：1～2的比例研磨，混合均勻成糊狀混合物，將所得碳糊混合物填入中空玻璃管內，壓實，在中空玻璃管中央插入作為引出電極的銅導線，然后將電極在常溫下浸泡在濃度為0.01～1.5mol/L的引發劑溶液中，使填充在玻璃管內的糊狀混合物發生整體聚合最后將電極放入攪拌的抽提劑，在5℃～40℃的溫度范圍中抽提，除去納米微球模板，上述前驅體為吡咯、噻吩和苯胺中的一種或其衍生物例：填料為碳粉或云母粉，納米微球模板為聚苯乙烯納米微球模板、聚丙烯納米微球模板或氧化硅Si02納米微球模板；引發劑為三氯化鐵或硫酸鐵；抽提劑為甲苯、二甲苯、乙酸乙酯和正丁醇或氫氟酸。

由本發明制得的電極體相比表面積大，當電極體相比表面積足夠大時，更新截面或不同電極間表面性質的差異就不足以影響分析結果的平行可靠性；另一方面，盡管使用如環氧樹脂或導電膠等有可能部分改善碳糊電極的長效性，但粘接劑的使用會堵塞一些孔道，影響不同界面或不同電極間孔性質的一致性。為此，本發明提出多孔化學電極的直接納米模板誘導合成，能顯著提高相應電化學傳感器的靈敏度，同時顯著改善其保存長效性和分析結果的平行可靠性，并獲得良好的選擇性。該多孔化學電極具有如下優點：(1)整個電極是一個連續的整體，不含粘接劑而可以避免粘接劑帶來的諸多問題；(2)該電極比表面積大，表面又富含可與生物大分子形成氫鍵的N原子或其它功能基團，因而對生物大分子吸附/固定量大大增加，而且更新截面之間以及不同電極間表面性質差異小，故平行性好；因孔徑均勻可調且可功能化，故選擇性好。因此，該電極的靈敏度獲得顯著提高，而且電極的保存長效性和分析結果的平行可靠性也得到了顯著改善，且還具有良好的選擇性，有利于生物大分子的吸附、固定，提高檢測靈敏度。本發明工藝簡單，成本低廉，電極靈敏度高，便于保存。

對本發明制得的電極進行了實驗，實驗前擠去前次實驗與檢測材料接觸過的一小段管類糊狀混合物，然后在光滑的稱量紙上磨平，以形成新的電極表面，分別在a.純碳糊電極其中石墨粉：石蠟油質量比為80：20；b.改性碳糊電極其中納米碳管：石墨粉：石蠟油質量比為5：75：20；c.本發明所得的電極的表面固定DNA后，采用SLV電化學掃描DNA電化學信號，實驗如圖2所示，結果表明：伏安曲線在+1.1V左右出現一個氧化峰，對應于寡核苷酸中的腺嘌呤A殘基。而且，本發明所得的電極上的氧化峰電流a最大，納米碳糊電極次之，純碳糊電極上的峰電流c最小。這可能是由于與純碳糊電極相比，納米碳管的摻入增大了吸附表面積，使DNA的吸附和固定量增加，而本發明所得的電極由于為孔狀結構大大增大了電極的比表面積，大大增加了DNA的吸附和固定量，使峰電流增大。

本發明避免了使用粘接劑，避免了粘接劑如石蠟油等的揮發干枯導致電極體相不嚴實而失效，而且大大增大了電極的比表面積，大大提高了電極的靈敏度。另外，本發明制備工藝簡單、成本低、耗材少，具有保存長效性、分析結果的平行可靠性以及選擇性好的優點。

四、附圖說明

圖1為多孔“化學電極”制備路線圖。其中1為電極導線，2為玻璃管，3為有機高分子納米微球模板，4為聚合前驅體和填料。