[發明專利]一種TiO2納米花薄膜電極材料的制備方法及其應用

有效

• 申請號: 201410050661.5
• 申請日: 2014-02-13
• 公開（公告）號: CN103884755A
• 公開（公告）日: 2014-06-25
• 發明（設計）人: 崔靜潔;劉宏;黃震;厲力華;高力;何青芳
• 申請（專利權）人: 杭州電子科技大學
• 主分類號: G01N27/327
• 分類號: G01N27/327;B82Y15/00;B82Y30/00;C23C22/54
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 杜軍

技術領域

本發明屬于微電子生物傳感技術領域，涉及一種TiO₂納米花薄膜電極材料的制備方法及其應用，特別是TiO₂納米花薄膜電極材料的制備方法及在疾病特征miRNA相關電化學生物傳感檢測或生物傳感器件的應用。?

背景技術

研究表明小分子RNA（miRNAs),?在炎癥及癌變發生等病理過程中發揮關鍵作用。建立快速、靈敏、簡便、準確的，能夠滿足于生命科學研究和醫學及臨床診斷領域的實際應用的疾病特征小分子核糖核酸(miRNA)檢測方法是必須的，也是生命科學中的重要課題。目前，DNA芯片因為可以檢測RNA或DNA，而被廣泛應用于基因和分子生物學的研究，如大規模測量RNA表達、基因組DNA突變、基因診斷、藥物基因組學和藥物的檢測等。而RNA芯片的研制正處于起步階段。但無論DNA芯片還是RNA芯片技術，均需要昂貴的光學儀器和熒光顯色劑，檢測前需要復雜的預處理，并且僅利用熒光強度很難實現微量樣品的定量測量。

電化學測試方法因其操作簡便，經濟快速，即時性，高靈敏性等而廣泛應用于環保和生物醫藥監測，食品衛生監控及材料科學研究等領域。其中，電化學生物傳感檢測是當前關注的熱點，也是電化學測試應用的重要領域。通常，電化學檢測是將活性材料連接在基底電極（玻碳，金電極、玻碳電極、石墨電極、碳糊電極等）上構成檢測電極實現的。對電極而言，電阻是影響測試電極性能優劣的重要參數之一，電阻要求越小越好（幾十歐姆）。電極常用的粘結劑有聚乙烯醇（PVA）、萘酚（Nafion）、聚偏二氟乙烯（PVDF）和聚四氟乙烯（PTFE），其不導電子是電極電阻的主要來源；并且電極粘結劑合適用量很難把握，其用量多少直接影響電極的穩定性和使用壽命及電信號的穩定輸出。也就是說，傳統上用電極粘結劑連接制備檢測電極，不但增大了電極本身的電阻，而且增大了制備工藝的難度和繁雜性。

另外，活性也是影響測試電極性能優劣的重要參數之一，一般要求活性越高越好。二氧化鈦是一種具有良好的化學特性，電子、光電和光伏特性的多功能材料。其中，二氧化鈦最重要的用途之一是作為傳感活性材料，通常制備成薄膜器件，應用于傳感器。功能二氧化鈦薄膜一般是利用二氧化鈦納米顆粒的表面效應，所以，人們采用了很多方法制備多孔二氧化鈦薄膜，如溶膠－凝膠法，有機化學氣相沉積法，脈沖激光沉積法等，并取得了較好的實驗結果。然而，這些方法有的必須采用昂貴的設備，有的需要精密控制，得到的薄膜孔徑難以均勻一致，并且，在許多情況下，由于與襯底相連的部分密度大，氣孔率低，會嚴重影響其物理性能或催化傳感活性。

發明內容

本發明的目的是針對以上不足，提出一種TiO₂納米花薄膜電極材料的制備方法，通過水熱法在鈦片上生長有TiO₂納米花薄膜。?

本發明方法是:

將純鈦片浸泡在濃度為4～8mmol/L的鈦酸異丁酯醇溶液中，置于內襯為聚四氟乙烯的不銹鋼反應釜內，封閉，擰緊反應釜，置于120～180℃的烘箱中，恒溫反應18～24h，反應完畢后，用超純水徹底清洗，洗至PH值為7，70～110℃干燥，400～600℃煅燒1～2h，在純鈦片的表面生長有TiO₂納米花薄膜。覆有TiO₂納米花薄膜的鈦片即為TiO₂納米花薄膜電極材料。

所述的鈦酸異丁酯醇溶液中的醇為所有醇。

本發明的另一個目的是提供上述TiO₂納米花薄膜電極材料在疾病特征miRNA相關電化學生物傳感檢測或生物傳感器件的應用，用這種覆有TiO₂納米花薄膜的鈦片直接作為電極，經表面改性成單鏈探針DNA或RNA修飾的TiO₂納米花薄膜傳感檢測電極，以pH=7.4的模擬體液磷酸緩沖溶液（PBS緩沖液）為電解質溶液，利用電化學技術手段，實現疾病特征的miRNA電化學生物傳感檢測。具體是：

步驟(1).將TiO₂納米花薄膜電極材料直接作為電極，通過胺基或硅烷基或羧基或異硫氰基有機分子官能團，與單鏈探針DNA或RNA連接，形成核酸探針修飾的TiO₂納米花薄膜傳感檢測電極。