[發明專利]一種一體化超微電極及其制備方法和應用

在審

• 申請號: 201911399460.5
• 申請日: 2019-12-30
• 公開（公告）號: CN111141801A
• 公開（公告）日: 2020-05-12
• 發明（設計）人: 張德文;陳芳明;王健;周穎琳;張新祥
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: G01N27/30
• 分類號: G01N27/30;G01N27/48
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 李曉曉

本發明公開一種一體化超微電極及其制備方法和應用，通過在θ型玻璃微管內集成超微工作電極與對電極形成兩電極體系，超微電極的極小iR降為兩電極體系構建提供了依據和保證，該一體化超微電極探針在單次測量中僅需微升體積的溶液，極大降低了樣品的消耗，同時增強其空間分辨率、便攜性與現場檢測的能力，適用于任意微升體積均相溶液中電活性物質、酶活性和生物樣品的原位電化學檢測，測試過程不受三電極體系微型電化學檢測裝置中支持電解質溶液的體積限制和測量時間限制；不需要毫升級的支持電解質溶液輔助，可直接進行測量，提高了檢測效率。

技術領域

本發明屬于微升體積樣品的原位電化學檢測技術，具體涉及一種一體化超微電極及其制備方法和應用。

背景技術

超微電極至少在一個維度上小于25μm，相比常規電極具有新的特性和獨特的優勢，包括雙電層電容小，可實現快速響應，信噪比高；極小的iR降，可用于兩電極體系和非水或高阻體系；傳質速率高，能迅速到達穩態；穩態電流定量性好；物理尺寸小，空間分辨率高。因此，超微電極在空間、時間、化學介質和方法學上極大擴展了電分析化學方法的應用范圍，廣泛應用于神經科學，單細胞分析和化學動力學參數測定。文獻中利用碳纖維超微電極構建了三電極體系微型電化學檢測裝置，并將其應用于均相的電化學酶傳感器和電化學核酸適體傳感器中,可實時監測溶液中氧化還原底物和產物濃度的變化，及檢測均相溶液中酶的活性。該裝置還成功用于均相溶液中G-四聚體 DNA偶聯恒溫指數擴增反應后酶活性的實時檢測。但該裝置仍需要毫升級的支持電解質溶液輔助，用于連接三電極體系，且檢測溶液中氧化還原物質緩慢擴散至支持電解質溶液會導致其濃度緩慢改變，限制了其測試時間。

發明內容

本發明的目的在于提供一種一體化超微電極及其制備方法和應用，以克服現有技術的不足。

為達到上述目的，本發明采用如下技術方案：

一種一體化超微電極，包括θ形玻璃微管，θ形玻璃微管沿軸向設有玻璃隔膜使θ形玻璃微管形成兩個型腔，兩個型腔內分別設有對電極和工作電極，θ形玻璃微管兩端密封，θ形玻璃微管一端的對電極和工作電極連接于測試儀器，θ形玻璃微管另一端的對電極和工作電極伸出θ形玻璃微管端面作為檢測接觸端。

進一步的，對電極采用鉑絲電極，工作電極采用銅絲-碳纖維超微電極，銅絲-碳纖維超微電極采用銅絲和碳纖維通過導電銀漆粘連。

進一步的，鉑絲電極位于檢測接觸端伸出長度不大于0.3cm。

進一步的，銅絲一端連接于測試儀器，碳纖維一端作為檢測接觸端伸出長度不大于0.2cm。

一種一體化超微電極制備方法，包括以下步驟：

步驟1)、將碳纖維去污處理，將去污處理的碳纖維一端與銅絲的一端通過導電銀漆粘連；

步驟2)、將鉑絲插入θ形玻璃微管其中一個型腔內并在一端伸出，將粘連了碳纖維的銅絲插入θ形玻璃微管另一個型腔內使碳纖維端伸出，通過硅橡膠密封θ形玻璃微管伸出端，并用雙組份環氧樹脂膠密封θ形玻璃微管另一端端口以固定銅絲和鉑絲，使硅橡膠和環氧樹脂膠固化，即得到一體化的超微電極。

進一步的，將一體化超微電極置于微升體積樣品溶液中進行電化學檢測，電化學檢測方法包括循環伏安法、差分脈沖伏安法、方波伏安法、線性伏安法、計時電流法和電化學阻抗譜法。

一種一體化超微電極的使用方法，將一體化超微電極置于微升體積樣品溶液中進行電化學檢測，測量循環伏安(CV)曲線或差分脈沖伏安(DPV)曲線。

進一步的，掃描范圍-0.7–0.7V，掃描速度0.1V/s。

進一步的，將一體化超微電極置于含有20μLK₄Fe(CN)₆溶液的槍頭內依次測量CV曲線，掃描范圍-0.7–0.7V，掃描速度0.1V/s。