專利名稱：電化學超微電極組合方法及其超微組合電極和制備工藝的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及電分析化學、生物傳感器技術領域，具體涉及一種超微電極組合方法以及根據(jù)該方法制作的超微組合電極結(jié)構(gòu)和制作該電極之工藝方法。
背景技術：
細胞是生物的基本單元，是進化的起點，是生命科學必須加以認識的基本對象。發(fā)展細胞內(nèi)探測的新技術，對單個細胞以及細胞內(nèi)單個突觸、囊泡中的多巴胺(Dopamine，DA)等神經(jīng)遞質(zhì)、一氧化氮(NO)、過氧化氫(H2O2)和氧自由基等信息分子進行在體、實時和動態(tài)的化學探測，是分析化學極具挑戰(zhàn)性的前沿課題，也是深入研究腦和神經(jīng)系統(tǒng)功能的重要切入點。
細胞內(nèi)神經(jīng)遞質(zhì)和信息分子的檢測技術已經(jīng)得到廣泛的研究，其中熒光組織化學法和免疫組織學法只能間接測定神經(jīng)遞質(zhì)，而對于一些活性高、壽命短、極不穩(wěn)定的自由基則很難測定，更無法進行胞內(nèi)實時檢測。電化學伏安法具有時間分辨和空間分辨的特性，為在體、實時、動態(tài)分析提供了必要的基礎，成為研究中樞神經(jīng)活動的主要方法。伏安法的應用能力取決于掃描速率上限，掃描速度或頻率越高，其所能分辨的動力學時間窗口就越向低端延伸，就可以研究越快的異相電子傳遞過程及其耦合的均相化學過程，追蹤越短壽命的中間體，大大擴展對電子轉(zhuǎn)移和化學反應動力學的認識。由于生理體系中溶液電阻Rs遠遠大于理想體系的電阻，超快伏安法在生理環(huán)境中的可用掃速很少超過幾個kV/s，遠遠小于理想體系中的最高掃速。雖然Rs可以通過正反饋技術進行補償，但Rs越大，使用的反饋電阻和補償電阻也越大，導致儀器和電路帶寬降低，使其最終不能用于超快伏安分析。常規(guī)的細胞內(nèi)伏安探測，是將超微工作電極插入待測細胞中，對電極和參比電極置于細胞外較遠處使之不影響操作，這種探測方法跨越細胞膜，不僅溶液電阻較大，對細胞體系的刺激和擾動也很大，直接影響測量結(jié)果的可信度和靈敏度。
目前普通的工作電極體積較大，對待測體系的擾動、損傷較大，無法在活體、現(xiàn)場的超快伏安研究中建立一個低溶液電阻的電極系統(tǒng)，這樣導致了儀器和電路帶寬的降低，使得檢測的靈敏度降低，并最終影響到檢測結(jié)果的可信度。中國專利局公開了一種復合型微電極的制備工藝(申請?zhí)?3137469.7)，其提供了一種復合型微電極中的微型參比電極制作的一種方法，它是采用玻璃毛細管將微米級的銀絲、鉑絲以及碳纖維經(jīng)絕緣封裝在一個細金屬管內(nèi)腔中，其中，碳纖維電極玻璃毛細管兩端用固體石蠟熔化封口；微型銀/氯化銀(Ag/AgCl)微型參比電極利用玻璃毛細管的毛細現(xiàn)象，在毛細管中封存一段已飽和氯化銀的氯化鉀飽和溶液；鉑絲對電極玻璃毛細管兩端用熔化的固體石蠟封口。但是，上述方法采用三級電極系統(tǒng)，依據(jù)該方法得到的復合型微電極也僅僅是在細胞測量中由微型參比電極提供了較穩(wěn)定的參比電位，雖然在一定程度上提高了測量的精確度，但所制得的復合型微電極無法適應、滿足神經(jīng)遞質(zhì)、一氧化氮(NO)、過氧化氫(H2O2)和氧自由基等多種信息分子進行在體、實時和動態(tài)的化學探測要求。
因此，在進行活體、現(xiàn)場的超快伏安研究中，建立一個低溶液電阻的新型微電極系統(tǒng)，減小對細胞生命活動的干擾，以提高在實際分析環(huán)境中的可用掃速和檢測靈敏度，非常必要而且重要。

發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明所要解決的技術問題是克服上述現(xiàn)有普通電極系統(tǒng)檢測中存在溶液電阻較大，對細胞體系的刺激和擾動大所帶來的對測量結(jié)果的可信度和靈敏度影響之缺陷，提供一種適用面廣、體積小的超微電極的組合方法及由此方法得到的超微組合電極和該超微組合電極的制備工藝，用于可顯著降低溶液電阻，極大地提高在實際體系分析的可用掃速及檢測靈敏度，把對研究體系的損傷減小到最少。
為實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明所提出的技術方案是一種電化學超微電極的組合方法，其特征在于其是將超微工作電極與對/準參比電極組合集成在一起，形成兩電極系統(tǒng)，所述超微工作電極與對/準參比電極之間通過納米厚度的絕緣層隔離，使兩電極上的擴散層發(fā)生重合后電化學可逆的質(zhì)點在一個電極上氧化或還原，而在另一個電極上通過還原或氧化再生，然后再返擴散至原來的電極上，從而使探測細胞之電極上輸出的電流信號被放大。
一種電化學超微組合電極結(jié)構(gòu)，其特征在于其包括超微工作電極、對/準參比電極以及玻璃毛細管，所述超微工作電極一端密封且固定于玻璃毛細管內(nèi)，其端點通過導電膠與導線連接；所述超微工作電極另一端表面均勻涂覆或聚合有一納米厚度的絕緣層，該絕緣層及所述玻璃毛細管外表面均勻鍍有一金屬層，該金屬層由另一導線引出，構(gòu)成對/準參比電極。
上述結(jié)構(gòu)中，所述超微工作電極為碳材基礎電極或金屬超微電極，其中碳材基礎電極材料可優(yōu)選碳纖維或碳納米材料，金屬超微電極材料優(yōu)選為金或鉑金屬；所述絕緣層由絕緣漆、環(huán)氧樹脂或高分子聚合物構(gòu)成；所述對/準參比電極由金、鉑、銀貴金屬材料或稀有金屬材料構(gòu)成。
本發(fā)明還提供了上述電化學超微組合電極的制備工藝，其特征在于包括下列具體步驟先將超微工作電極一端通過導電膠與導線粘接，然后將該端密封固定于毛細管中，導線露出于毛細管外；再于超微工作電極另一端未密封的表面均勻涂覆或聚合一納米厚度的絕緣層，然后在該絕緣層及玻璃毛細管外表面均勻鍍上一金屬層，用導線引出使其構(gòu)成對/準參比電極，最后將涂覆有金屬層和絕緣層的電極前端垂直切斷，露出的超微工作電極截面作為超微組合電極。
上述方法中，所述絕緣層之涂覆工藝為將超微工作電極浸入絕緣漆或環(huán)氧樹脂中，經(jīng)1～5分鐘后取出烘干，其絕緣層的厚度控制在100-500nm之間；所述絕緣層之聚合為將超微工作電極浸入苯酚和2-烯丙基苯酚溶液中，在超微工作電極上施加2V～5V的電壓，使上述兩種化學物質(zhì)聚合，在超微工作電極表面形成高分子聚合絕緣層，其絕緣層的厚度控制在10-50nm之間；所述金屬層涂敷采用蒸發(fā)或濺射的方法在絕緣層和毛細管外壁鍍上一層金、鉑、銀金屬或稀有金屬，其金屬層厚度控制在50-80nm之間。
作為其制備工藝之進一步，本發(fā)明于超微工作電極在粘結(jié)導線及密封于毛細管前，由碳材構(gòu)成的超微工作電極采用丙酮、乙醇、雙蒸水或其混合物超聲清洗干凈并干燥，由金或鉑金屬材料構(gòu)成的超微工作電極采用硝酸、王水清洗并干燥。
與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明具有下列技術效果(1)本發(fā)明通過將超微工作電極與對/準參比電極組合集成兩電極系統(tǒng)，且超微工作電極與對/準參比電極之間用納米厚度的絕緣層隔離，由此構(gòu)成的超微組合電極體積小，工作電極和對/準參比電極可以同時置于待測體系，故而能夠極大地減小對細胞生命活動體系的擾動，可把對體系造成的損傷降低到最?。?2)本發(fā)明由于在超微組合電極上擴散層的互相重合，電化學可逆的質(zhì)點會產(chǎn)生氧化還原再生循環(huán)，可使探測細胞之電極上輸出電流信號得到放大，從而極大地提高了檢測靈敏度；(3)本發(fā)明構(gòu)成的超微組合電極在很大程度上降低了溶液電阻，所使用的反饋電阻和補償電阻也會相應減小，因而不會影響儀器和電路的帶寬；(4)本發(fā)明超微組合電極能夠極大地提高實際體系分析的可用掃速，能夠捕捉到瞬間動態(tài)的信息，有利于深入研究分析體系的電子轉(zhuǎn)移和化學反應動力學；(5)本發(fā)明超微組合電極使用壽命長，將電極前端垂直切斷露出新鮮工作電極，即可實現(xiàn)對電極的更新，操作簡單，穩(wěn)定性好；(6)本發(fā)明超微組合電極制備工藝簡單、實用，操作容易，制作條件容易控制，成本低廉，在一般化學實驗室均可制作，具有較好的推廣應用價值。
本發(fā)明提供的超微組合電極能夠顯著降低溶液電阻，極大地提高在實際體系分析的可用掃速及檢測靈敏度，把對研究體系的損傷減小到最少，是一種高性能的電化學生物傳感器，可用于單細胞釋放的高時空分辨動態(tài)檢測及對細胞內(nèi)單個囊泡進行實時動態(tài)的分析研究。

圖1為本發(fā)明電化學超微組合電極的結(jié)構(gòu)端面和側(cè)面示意圖；圖2為12mmol/L蒽在以0.1mol/L四氟硼酸四乙基銨(NEt4BF4)支持電解質(zhì)的乙腈溶液中掃速為1.34MV/s時的循環(huán)伏安圖3為10μmol/L DA在0.1mol/L磷酸緩沖溶液中在金/鉑超微組合電極上掃速為20mV/s時的差分脈沖伏安圖；圖4為10μmol/L DA在0.1mol/L磷酸緩沖溶液中在超微金盤電極上掃速為20mV/s時的差分脈沖伏安圖；圖5為1.0mmol/L鐵氰化鉀在0.5mol/l氯化鉀溶液中分別在碳纖維/鉑超微組合電極和碳纖盤面電極上掃速為100mV/s的循環(huán)伏安圖。
其圖1中1、超微工作電極，2、玻璃毛細管，3、導電膠，4、導線，5、絕緣層，6、金屬層，7、環(huán)氧樹脂；M、端面，N、側(cè)面。
具體實施方式本發(fā)明提供了一種適用面廣、體積小的超微組合電極的組合方法及由此方法得到的超微組合電極和該超微組合電極的制備工藝。
首先，本發(fā)明提供了一種電化學超微組合電極的組合方法，其是將超微工作電極與對/準參比電極組合集成在一起，形成兩電極系統(tǒng)，超微工作電極與對/準參比電極之間用納米厚度的絕緣層隔離，這樣，可使得兩電極上的擴散層發(fā)生重合，電化學可逆的質(zhì)點可在一個電極上得到氧化或還原，而在另一個電極上通過還原或氧化得到再生，然后再返擴散至原來的電極上。由于將超微工作電極和對/準參比電極集成在一起，超微工作電極和對/準參比電極之間用絕緣層隔開后，此時兩電極處于短路狀態(tài)。根據(jù)超微圓盤電極的傳質(zhì)擴散理論，傳質(zhì)速率Ms的表達式如下Ms=4Dπr]]>式中D為質(zhì)點的擴散系數(shù)，r是圓盤電極的半徑。在時間t內(nèi)，質(zhì)點在擴散場中的移動距離，即擴散層厚度為Mst。假設r＝3μM，質(zhì)點在水溶液中典型的擴散系數(shù)D＝5×10-6cm2/s，掃速為kV/s時，完成一次掃描所需時間為ms級，因此擴散層厚度可以達到幾百nm，隨著掃速的提高，擴散層厚度相應變薄。顯然，通過合理控制絕緣層的厚度，超微工作電極和對/準參比電極上的擴散層將會重合，此時電化學可逆的質(zhì)點在一個電極上得到氧化或還原，而在另一個電極上通過還原或氧化得到再生，然后再返擴散至原來的電極上，因此產(chǎn)生氧化還原循環(huán)使輸出的電流信號得到放大，而放大的倍數(shù)取決于所述絕緣層的厚度以及質(zhì)點的動力學和電化學性質(zhì)，一般來說，絕緣層愈薄，質(zhì)點的反應動力學愈快，放大的倍數(shù)則愈大。同時分析研究的可用掃速也得到了提高。
有了上述理論基礎，再根據(jù)圖1解讀本發(fā)明中超微組合電極的結(jié)構(gòu)。如圖1所示，本發(fā)明根據(jù)上述方法所設計的一種電化學超微組合電極，包括超微工作電極1及玻璃毛細管2，所述的超微工作電極1部分置于玻璃毛細管2內(nèi)，其置入玻璃毛細管7內(nèi)之超微工作電極1端點通過導電膠3與一導線4.1連接，該導線4.1用環(huán)氧樹脂7密封固定于玻璃毛細管2內(nèi)，其端頭露出玻璃毛細管2外；在所述的超微工作電極1另一端外表面，均勻涂覆或聚合有一層納米厚度的絕緣層5，該絕緣層5及所述的玻璃毛細管7外表面均勻鍍有一層金屬層6，該金屬層6由另一導線4.2引出，成為所述的對/準參比電極，形成超微工作電極和對/準參比電極之集成組合電極結(jié)構(gòu)。
上述組合電極結(jié)構(gòu)中，所述超微工作電極1可為碳材基礎電極或金屬電極，其中碳材基礎電極可由碳纖維材料或碳納米材料構(gòu)成，金屬電極可為金、鉑等金屬材料制成，采用上述材料的優(yōu)點是制作的電極生物相容性好，對一些生物分子有電化學催化作用，且購買方便，制作簡單。
所述絕緣層5由絕緣漆、環(huán)氧樹脂或高分子聚合物構(gòu)成，其中絕緣漆可為陽極電泳漆、陰極電泳漆或汽車底漆等，高分子聚合物可為聚鄰苯二胺、聚乙烯吡啶、聚(L-賴氨酸)、苯酚與2-烯丙基苯酚的共聚物等電化學惰性聚合物，采用上述材料的優(yōu)點是由此構(gòu)成的絕緣層5絕緣效果好，絕緣膜致密均勻，穩(wěn)定性好。
所述金屬層6由金、鉑、銀等貴金屬材料或稀有金屬材料(如銠、銥等)構(gòu)成，采用上述材料的優(yōu)點是由此構(gòu)成的對/準參比電極導電能力強，電化學性質(zhì)穩(wěn)定，表面容易清洗，不易被污染。
根據(jù)上述組合方法所設計的超微組合電極結(jié)構(gòu)制備工藝是先將超微工作電極1一端通過導電膠3與導線4.1粘接，然后將該電極一部分密封固定于玻璃毛細管2中，導線4.1端頭露出于玻璃毛細管2外；再在超微工作電極1露出玻璃毛細管2外之未密封的一端表面均勻涂覆或聚合有一納米厚度的絕緣層5，然后在該絕緣層5及玻璃毛細管2外表面均勻鍍上一金屬層6，用導線4.2引出使其構(gòu)成對/準參比電極，最后將涂覆有金屬層6和絕緣層5的電極前端垂直切斷，露出的超微工作電極截面作為超微組合電極。
上述制作過程中，所述絕緣層5之涂覆工藝為將超微工作電極1浸入絕緣漆或環(huán)氧樹脂中，經(jīng)1～5分鐘后取出，然后在60℃～80℃下烘干，其絕緣層5的厚度控制在100-500nm之間。實驗證明，選擇上述厚度的絕緣層可在中等掃速下電活性質(zhì)點在工作電極和對/準參比電極上的擴散層發(fā)生重合，電化學響應信號得以再生放大，從而提高檢測的靈敏度。
所述絕緣層5之聚合工藝為將超微工作電極1浸入苯酚和2-烯丙基苯酚溶液中，然后在超微工作電極1上施加2V～5V的電壓，使上述兩種化學物質(zhì)產(chǎn)生聚合，在超微工作電極1表面可形成高分子聚合絕緣層，其絕緣層5的厚度控制在10-50nm之間。實驗證明，選擇上述厚度的絕緣層可極大地降低溶液電阻，大大提高實際體系分析的可用掃速，便于研究體系的電子轉(zhuǎn)移和化學反應動力學。
所述金屬層6之涂覆工藝為蒸發(fā)或濺射方法(為現(xiàn)有技術工藝)在絕緣層5和玻璃毛細管2外壁鍍上一層金、鉑、銀等貴金屬或稀有金屬，其金屬層6厚度控制在50-80nm之間。實驗證明，選擇上述厚度的金屬層導電性好，穩(wěn)定，不易脫落。
為去除電極表面雜質(zhì)，進一步提高檢測靈敏度及檢測質(zhì)量，所述超微工作電極1在粘結(jié)導線4.1及密封于玻璃毛細管2前，采用清洗工藝對其進行清洗，其中由碳材料構(gòu)成的超微工作電極1采用用丙酮、乙醇、雙蒸水或其混合物超聲清洗干凈并做干燥處理，由金或鉑金屬材料構(gòu)成的超微工作電極1則采用硝酸、王水清洗并做干燥處理。
以下再通過制備工藝的具體實施例以及應用和附圖來解析本發(fā)明的特點和優(yōu)點。
實施例1碳纖維/金(CF/Au)超微組合電極本實施例中選用碳纖維電極和金來作為兩電極的組合，清洗用乙醇、雙蒸水超聲清洗；導電膠采用銀導電膠；絕緣層采用聚合方式形成。其具體制作工藝為先將碳纖維電極置于丙酮中回流8小時，再用乙醇、雙蒸水超聲清洗，完全干燥后截取3cm長度，然后用銀導電膠粘接于0.1mm的銅絲末端，置于1.0mm玻璃毛細管中，在玻璃毛細管拉制器上將碳纖維電極密封于該玻璃毛細管內(nèi)，玻璃毛細管另一端露出的銅導線用環(huán)氧樹脂密封固定；再將碳纖維電極浸在苯酚和2-烯丙基苯酚溶液中，在碳纖維電極上維持恒電位4V約5～7min，使苯酚和2-烯丙基苯酚在碳纖維表面發(fā)生聚合，經(jīng)140℃高溫烘烤后形成厚度約為10nm的絕緣層，在絕緣層上蒸發(fā)鍍上一層約70nm厚的金，用銅導線引出后作為對/準參比對電極，最后，將涂覆有金層和絕緣層的碳纖電極前端垂直切斷，即獲得碳纖維/金(CF/Au)超微組合電極。用上述相同的處理方法，在碳纖電極表面形成絕緣層后，直接將電極前端切斷，不鍍金層，即獲得碳纖盤面電極。
將上述制得的碳纖維/金(CF/Au)超微組合電極和碳纖盤面電極用于檢測蒽做比較分別插入以0.1mol/L NEt4BF4為支持電解質(zhì)的12mmol/L蒽的乙腈溶液中，在1.34MV/s的掃速下測循環(huán)伏安特性，得到附圖2。圖中伏安曲線a使用以碳纖盤面電極為工作電極的傳統(tǒng)二電極體系，由于支持電解質(zhì)濃度低，Rs較大，在維持電路帶寬的前提下已不能實現(xiàn)100％補償，僅能補償約40％，無法分辨法拉第峰；曲線b使用超微組合電極，由于Rs明顯降低，歐姆降減小，可以清楚地看到法拉第峰，但如果不補償，歐姆降仍有殘余，所以峰間距ΔEp比理論值要大。但此時已經(jīng)可以通過電子正反饋技術完全補償歐姆降，如伏安曲線c所示，此時實驗曲線c與模擬曲線d基本吻合。
實施例2金/鉑(Au/Pt)超微組合電極金/鉑(Au/Pt)超微組合電極的制備工藝與實施例1類似，確認好使用的各種材料和方法后，首先將直徑5nm的金絲在硝酸、雙蒸水中清洗，干燥后用導電膠與銅導線粘接，置于毛細管中拉制密封，在金絲表面涂覆絕緣漆，烘干后得到厚度為120nm的絕緣層，然后在絕緣層外濺射上一層50nm厚的鉑，用銅導線引出作為對/準參比對電極，最后，將涂覆有鉑層和絕緣層的金電極前端垂直切斷，即獲得金/鉑(Au/Pt)超微組合電極。用上述相同的處理方法，在金電極表面形成絕緣層后，直接將電極前端切斷，不再濺射鉑層，即獲得超微金盤電極。
將上述制得的金/鉑(Au/Pt)超微組合電極和超微金盤電極用于檢測神經(jīng)遞質(zhì)多巴胺做比較插入10μmol/L DA的0.1mol/L磷酸緩沖溶液中，在20mV/s下測差分脈沖伏安特性，得到附圖3；將超微金盤電極插入上述相同的溶液中，在20mV/s下測差分脈沖伏安特性，得到附圖4。將圖3曲線與圖4曲線相比較可見，DA在Au/Pt超微組合電極上的電化學氧化差分脈沖峰電流，比超微金盤電極上的差分脈沖峰電流提高了近10000倍。
實施例3碳纖維/鉑(CF/Pt)超微組合電極；碳纖維的清洗處理與實施例1相同，在干凈的碳纖維表面均勻涂上一層環(huán)氧樹脂，完全干燥后約450nm厚，在環(huán)氧表面濺射上一層50nm厚的鉑，用銅導線引出作為對/準參比對電極，最后，將涂覆有鉑層和環(huán)氧絕緣層的碳纖電極前端垂直切斷，即獲得碳纖維/鉑(CF/Pt)超微組合電極。用上述相同的處理方法，在碳纖電極表面形成絕緣層后，直接將電極前端切斷，不再濺射鉑層，即獲得碳纖盤面電極。
將上述制得的碳纖維/鉑(CF/Pt)超微組合電極和碳纖盤面電極用于檢測鐵氰化鉀做比較將CF/Pt超微組合電極插入1.0mmol/L鐵氰化鉀的0.5mol/l氯化鉀溶液中，在100mV/s下測循環(huán)伏安特性，得到附圖5中的曲線a；將碳纖盤面電極插入上述相同的溶液中，在100mV/s下測循環(huán)伏安特性，得到附圖5中的曲線b。將曲線a與曲線b相比較可見，鐵氰化鉀在CF/Pt超微組合電極上的電化學響應，比碳纖盤面電極上的響應電流提高了近4倍。
通過以上三個制備工藝的實施例以及具體對比分析后可以看到，依據(jù)本發(fā)明的組合方法制得的超微組合工作電極，克服了常規(guī)電極系統(tǒng)在檢測中存在的溶液電阻大、掃速低、對研究體系的干擾大等問題，能夠顯著降低溶液電阻，電化學可逆的質(zhì)點在該組合電極上會發(fā)生氧化還原再生循環(huán)使輸出的電流信號得到放大，因此可以極大地提高實際體系分析的可用掃速及檢測靈敏度，把對研究體系的損傷降低到最小，該超微組合電極制作方便，壽命長且容易更新，是一種高性能的電化學生物傳感器，可用于單細胞釋放的高時空分辨動態(tài)檢測及對細胞內(nèi)單個囊泡進行實時動態(tài)的分析研究。
權利要求
1.一種電化學超微電極的組合方法，其特征在于其是將超微工作電極與對/準參比電極組合集成在一起，形成兩電極系統(tǒng)，所述超微工作電極與對/準參比電極之間通過納米厚度的絕緣層隔離，使兩電極上的擴散層發(fā)生重合后電化學可逆的質(zhì)點在一個電極上氧化或還原，而在另一個電極上通過還原或氧化再生，然后再返擴散至原來的電極上，從而使探測細胞之電極上輸出的電流信號被放大。
2.一種電化學超微組合電極，其特征在于其包括超微工作電極、對/準參比電極以及玻璃毛細管，所述超微工作電極一端密封且固定于玻璃毛細管內(nèi)，其端點通過導電膠與導線連接；所述超微工作電極另一端表面均勻涂覆或聚合有一納米厚度的絕緣層，該絕緣層及所述玻璃毛細管外表面均勻鍍有一金屬層，該金屬層由另一導線引出，構(gòu)成對/準參比電極。
3.根據(jù)權利要求2所述的電化學超微組合電極，其特征在于所述超微工作電極為碳材基礎電極或金屬超微電極。
4.根據(jù)權利要求2所述的電化學超微組合電極，其特征在于所述絕緣層由絕緣漆、環(huán)氧樹脂或高分子聚合物構(gòu)成。
5.根據(jù)權利要求2所述的電化學超微組合電極，其特征在于所述對/準參比電極由金、鉑、銀貴金屬材料或稀有金屬材料構(gòu)成。
6.根據(jù)權利要求3所述的電化學超微組合電極，其特征在于所述碳材基礎電極材料為碳纖維或碳納米材料，所述金屬超微電極材料為金或鉑金屬。
7.一種電化學超微組合電極的制備工藝，其特征在于包括下列具體步驟先將超微工作電極一端通過導電膠與導線粘接，然后將該端密封固定于毛細管中，導線露出于毛細管外；再于超微工作電極另一端未密封的表面均勻涂覆或聚合一納米厚度的絕緣層，然后在該絕緣層及玻璃毛細管外表面均勻鍍上一金屬層，用導線引出使其構(gòu)成對/準參比電極，最后將涂覆有金屬層和絕緣層的電極前端垂直切斷，露出的超微工作電極截面作為超微組合電極。
8.根據(jù)權利要求7所述的電化學超微組合電極的制備工藝，其特征在于所述超微工作電極在粘結(jié)導線及密封于毛細管前，由碳材構(gòu)成的超微工作電極采用丙酮、乙醇、雙蒸水或其混合物超聲清洗干凈并干燥，由金或鉑金屬材料構(gòu)成的超微工作電極采用硝酸、王水清洗并干燥。
9.根據(jù)權利要求7所述的電化學超微組合電極的制備工藝，其特征在于所述絕緣層之涂覆工藝為將超微工作電極浸入絕緣漆或環(huán)氧樹脂中，經(jīng)1～5分鐘后取出烘干，其絕緣層的厚度控制在100-500nm之間；所述絕緣層之聚合為將超微工作電極浸入苯酚和2-烯丙基苯酚溶液中，在超微工作電極上施加2V～5V的電壓，使上述兩種化學物質(zhì)聚合，在超微工作電極表面形成高分子聚合絕緣層，其絕緣層的厚度控制在10-50nm之間。
10.根據(jù)權利要求7所述的電化學超微組合電極的制備工藝，其特征在于所述金屬層涂敷采用蒸發(fā)或濺射的方法在絕緣層和毛細管外壁鍍上一層金、鉑、銀金屬或稀有金屬，其金屬層厚度控制在50-80nm之間。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種電化學超微電極的組合方法、結(jié)構(gòu)及制備工藝，其是將超微工作電極與對/準參比電極組合集成在一起，形成兩電極系統(tǒng)，兩電極之間用納米厚度的絕緣層隔離，以使兩電極上的擴散層發(fā)生重合后電化學可逆的質(zhì)點在一個電極上氧化或還原，在另一個電極上通過還原或氧化再生，然后再返擴散至原來的電極上，從而使探測細胞之電極上輸出的電流信號被放大。本發(fā)明能顯著降低溶液電阻，極大地提高實際體系分析的可用掃速及檢測靈敏度，把對研究體系的損傷降低到最小，其組合電極制作簡便，壽命長且容易更新，是一種高性能電化學生物傳感器，可用于單細胞釋放的高時空分辨動態(tài)檢測及對細胞內(nèi)單個囊泡進行實時動態(tài)的分析研究。
文檔編號A61B5/04GK1945300SQ20061006291
公開日2007年4月11日 申請日期2006年9月30日 優(yōu)先權日2006年9月30日
發(fā)明者蔣曉華, 陳建軍 申請人:深圳清華大學研究院