[发明专利]一种一体化超微电极及其制备方法和应用

说明书

本发明公开一种一体化超微电极及其制备方法和应用，通过在θ型玻璃微管内集成超微工作电极与对电极形成两电极体系，超微电极的极小iR降为两电极体系构建提供了依据和保证，该一体化超微电极探针在单次测量中仅需微升体积的溶液，极大降低了样品的消耗，同时增强其空间分辨率、便携性与现场检测的能力，适用于任意微升体积均相溶液中电活性物质、酶活性和生物样品的原位电化学检测，测试过程不受三电极体系微型电化学检测装置中支持电解质溶液的体积限制和测量时间限制；不需要毫升级的支持电解质溶液辅助，可直接进行测量，提高了检测效率。

技术领域

本发明属于微升体积样品的原位电化学检测技术，具体涉及一种一体化超微电极及其制备方法和应用。

背景技术

超微电极至少在一个维度上小于25μm，相比常规电极具有新的特性和独特的优势，包括双电层电容小，可实现快速响应，信噪比高；极小的iR降，可用于两电极体系和非水或高阻体系；传质速率高，能迅速到达稳态；稳态电流定量性好；物理尺寸小，空间分辨率高。因此，超微电极在空间、时间、化学介质和方法学上极大扩展了电分析化学方法的应用范围，广泛应用于神经科学，单细胞分析和化学动力学参数测定。文献中利用碳纤维超微电极构建了三电极体系微型电化学检测装置，并将其应用于均相的电化学酶传感器和电化学核酸适体传感器中,可实时监测溶液中氧化还原底物和产物浓度的变化，及检测均相溶液中酶的活性。该装置还成功用于均相溶液中G-四聚体 DNA偶联恒温指数扩增反应后酶活性的实时检测。但该装置仍需要毫升级的支持电解质溶液辅助，用于连接三电极体系，且检测溶液中氧化还原物质缓慢扩散至支持电解质溶液会导致其浓度缓慢改变，限制了其测试时间。

发明内容

本发明的目的在于提供一种一体化超微电极及其制备方法和应用，以克服现有技术的不足。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种一体化超微电极，包括θ形玻璃微管，θ形玻璃微管沿轴向设有玻璃隔膜使θ形玻璃微管形成两个型腔，两个型腔内分别设有对电极和工作电极，θ形玻璃微管两端密封，θ形玻璃微管一端的对电极和工作电极连接于测试仪器，θ形玻璃微管另一端的对电极和工作电极伸出θ形玻璃微管端面作为检测接触端。

进一步的，对电极采用铂丝电极，工作电极采用铜丝-碳纤维超微电极，铜丝-碳纤维超微电极采用铜丝和碳纤维通过导电银漆粘连。

进一步的，铂丝电极位于检测接触端伸出长度不大于0.3cm。

进一步的，铜丝一端连接于测试仪器，碳纤维一端作为检测接触端伸出长度不大于0.2cm。

一种一体化超微电极制备方法，包括以下步骤：

步骤1)、将碳纤维去污处理，将去污处理的碳纤维一端与铜丝的一端通过导电银漆粘连；

步骤2)、将铂丝插入θ形玻璃微管其中一个型腔内并在一端伸出，将粘连了碳纤维的铜丝插入θ形玻璃微管另一个型腔内使碳纤维端伸出，通过硅橡胶密封θ形玻璃微管伸出端，并用双组份环氧树脂胶密封θ形玻璃微管另一端端口以固定铜丝和铂丝，使硅橡胶和环氧树脂胶固化，即得到一体化的超微电极。

进一步的，将一体化超微电极置于微升体积样品溶液中进行电化学检测，电化学检测方法包括循环伏安法、差分脉冲伏安法、方波伏安法、线性伏安法、计时电流法和电化学阻抗谱法。

一种一体化超微电极的使用方法，将一体化超微电极置于微升体积样品溶液中进行电化学检测，测量循环伏安(CV)曲线或差分脉冲伏安(DPV)曲线。

进一步的，扫描范围-0.7–0.7V，扫描速度0.1V/s。

进一步的，将一体化超微电极置于含有20μLK₄Fe(CN)₆溶液的枪头内依次测量CV曲线，扫描范围-0.7–0.7V，扫描速度0.1V/s。