[发明专利]金膜微电极阵列及其制作方法

说明书

技术领域

本发明属于微电极及微电极阵列制备领域，涉及一种金膜微电极阵列及其制作方法。

背景技术

微电极是指电极的一维尺寸为微电(10^-6m)级至纳米(10^-9m)级的一类电极。当电极的一维尺寸从毫米级降低至微米级时，表现出许多优良的电化学特征，如极高的稳态电流密度、极短的响应时间、极化电流小、欧姆压降小、传质速度高、信噪比大，可用于瞬态电极过程研究、高阻抗电解质体系和流动体系。微电极阵列是由多个微小电极并联而成，其既保留了原来单一微小电极优异的物理和电化学特性，又可以获得高电流密度和良好的输出信号。在微电极阵列上，可以同时记录和刺激多个位点，这大大地扩展了研究的视野，同时又保持了对单细胞的准确记录，易于检测单细胞和细胞网络的多种参数，生物兼容性好，具有广泛的应用前景。

目前制备微电极阵列的方法主要有刻蚀法，平板印刷法和组装法。最常用的刻蚀法有软刻蚀技术，包括微接触印刷、复制模塑、转移微模塑和毛细微模塑等[Xia Y N,Whitesides G M“Soft Lithography”[J].Angew.Chem.Int.Ed.1998,37:550-575]。此类方法虽然能够在各种材料和不同化学性质的表面上应用，但存在如弹性印章的变形、小尺度小弹性体的高精度套刻对准困难等问题，仍需要进行深入的研究和发展。对于刻蚀法中的光刻法虽然可以用来构筑规整的金属或者碳的微电极阵列，但其过程复杂，需要超净工作环境和昂贵的设备。平板印刷法可以批量制备一次性使用的微电极和阵列，但是只能获得尺寸相对较大的微电极阵列，不能构筑空间精度高的微电极阵列。物理组装法不需要特殊的实验设备，可以将不同的电极材料如金、铂、银、镍、钨和碳等材料固定于绝缘支撑体内部形成微电极或阵列，方法简单，应用广泛。

目前，基于组装法制备微电极阵列的方法主要是使用含碳量高的碳氢气体热裂解制备碳基的微电极及阵列，此方法需要使用高温明火，存在潜在的易燃易爆的风险。需要发展一种在温和条件下制备金材料的微电极及阵列的制备方法。

发明内容

本发明的目的是提供一种金膜微电极阵列及其制作方法。

本发明提供的制备金材料微电极和/或微电极阵列的方法，包括如下步骤：

1)在微量注射泵的推动作用下，对支撑体进行清洗，再用羟基化试剂对支撑体的内壁依次进行羟基化和硅烷化后，推入纳米金溶胶，再用去离子水清洗后，再推入由氯金酸的水溶液和盐酸羟胺的水溶液组成的混合液，即在所述支撑体的内壁沉积而得一层金膜；

所述支撑体为单个微电极的支撑体或微电极阵列的支撑体；

2)将步骤1)所得沉积有金膜的支撑体烘干，将铜丝插入支撑体内与金膜接触后，将支撑体的尖端和尾端密封，固化，得到所述金材料微电极和/或微电极阵列。

上述方法的步骤1)中，构成所述微电极支撑体的材料为玻璃、石英或有机聚合物；

所述支撑体为带有微米尖端的毛细管；所述微米尖端的直径具体为10-50μm；

所述金膜的厚度为500nm-15μm。

其中，所述单个微电极的支撑体是按照包括如下步骤的方法制备而得：将一根毛细管的尖端拉制成微米级的尖端而得；

所述微电极阵列的支撑体是按照包括如下步骤的方法制备而得：将至少两根毛细管的尖端拉制成一个微米级的尖端而得。

所述步骤1)清洗步骤中，清洗所用溶剂依次为丙酮和去离子水；所述丙酮和去离子水的体积均为1.0-6.0mL，清洗的流速均为8-25μL/min，具体为15μL/min、20μL/min、15-20μL/min；

所述羟基化步骤中，所用羟基化试剂由体积比为7：3的H₂SO₄：H₂O₂组成，羟基化的时间为10-30min，具体为20min、10-20min；羟基化试剂推入的流速为8～25μL/min，具体为15μL/min、20μL/min、15-20μL/min；

所述硅烷化步骤中，所用硅烷化试剂为3-氨基丙基三甲氧基硅烷的甲醇或水溶液，质量百分浓度均为1％-5％，具体为3％；硅烷化的时间为10-30min，具体为10、15、25、10-25或15-25min，硅烷化试剂推入的流速为10-25μL/min，具体为15μL/min；