近年來(lái),微電極因其尺寸小的特點(diǎn)而具有一些與傳統(tǒng)毫米級(jí)電極不同的特點(diǎn),如傳質(zhì)速率快、歐姆降(iRu drop,iR)小、時(shí)間常數(shù)(RC)小等,已經(jīng)成為檢測(cè)微量體積樣品和活體電化學(xué)分析的重要工具。然而目前采用的微電極多以玻璃毛細(xì)管作為絕緣套管,其剛性易碎,且易造成待測(cè)活體組織炎癥反應(yīng)。盡管現(xiàn)有技術(shù)通過(guò)化學(xué)氣相沉積獲得基于非玻璃態(tài)的絕緣涂層的微電極,或通過(guò)激光刻蝕技術(shù)和噴墨打印技術(shù)獲得基于柔性基材的微電極,但這些技術(shù)制備過(guò)程復(fù)雜且儀器成本高。


因此仍需一種制作過(guò)程簡(jiǎn)單、可重復(fù)使用且制作成本低廉的方法,以便于微電極的推廣使用。


表面可更新的貴金屬微電極結(jié)構(gòu)組成:


絕緣套管,其內(nèi)部注入有絕緣密封膠,絕緣密封膠中埋置有銅絲和貴金屬絲,銅絲的一端與貴金屬絲的一端連接,銅絲的另一端伸出絕緣套管的第一端,貴金屬絲的另一端與絕緣套管的第二端平齊。


表面可更新的金微電極的制備步驟:


步驟1、選取內(nèi)徑為1mm、外徑為2mm的聚四氟乙烯(Poly tetra fluoroethylene,PTFE)套管,使用精細(xì)剪修剪,控制其長(zhǎng)度約為5mm;


步驟2、選取直徑為0.3mm、長(zhǎng)度為7cm的筆直銅絲,以及直徑為50μm、長(zhǎng)度為1.5cm的金絲;在所述銅絲的一端涂抹導(dǎo)電銀膠,將所述金絲的一端粘在銅絲涂抹導(dǎo)電銀膠的一端,在室溫空氣中晾5min,使導(dǎo)電銀膠固化;


所述導(dǎo)電銀膠室溫快速晾干無(wú)需高溫固化。


步驟3、將步驟2制得的通過(guò)導(dǎo)電銀膠粘接在一起的銅絲與金絲,一起穿入步驟1制得的PTFE套管中,使金絲遠(yuǎn)離銅絲的端部伸出PTFE套管一端0.5cm;將PTFE套管的管腔通過(guò)環(huán)氧樹(shù)脂AB膠灌封,室溫固化24h;


環(huán)氧樹(shù)脂AB膠灌封作為絕緣密封層。


步驟4、將步驟3制得的密封的容納有金絲的PTFE套管的一端利用金剛石線切割機(jī)切割橫斷面,制得表面可更新的金微電極。


步驟5、將步驟4制得的表面可更新的金微電極用粒徑為0.05μm的氧化鋁粉拋光,并在去離子水沖洗后,置于含有0.1mol/L KCl支持電解質(zhì)的1mmol/LK3Fe(CN)6/K4Fe(CN)6(1:1)氧化還原標(biāo)準(zhǔn)溶液中,采用以拋光后的表面可更新的貴金屬微盤(pán)電極為工作電極、以鉑絲為對(duì)電極和以Ag/AgCl(飽和KCl)為參比電極組成的三電極體系,在-0.2~0.5V電位窗口,以100mV/s的掃描速率進(jìn)行循環(huán)伏安(CV)掃描處理,連續(xù)掃描5圈,記錄該表面可更新的貴金屬微盤(pán)電極的CV曲線。

圖1,將制得的表面可更新的貴金屬微盤(pán)電極通過(guò)連續(xù)掃描5圈的CV曲線的穩(wěn)定性表征制備電極的密封性,通過(guò)多根電極(n=3)拋光處理后的CV曲線的一致性(相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差,RSD值)表征制備電極的一致性,通過(guò)單根電極多次拋光處理后的CV曲線的穩(wěn)定性表征制備電極的穩(wěn)定性。


圖2,表面可更新的金微盤(pán)電極置于0.1mol/L的H2SO4水溶液中,采用以制得的表面可更新的金微盤(pán)電極為工作電極、以鉑絲為對(duì)電極和以Ag/AgCl(飽和KCl)為參比電極組成的三電極體系,在-0.1~1.5V電位窗口,以100mV/s的掃描速率進(jìn)行CV掃描處理至CV曲線穩(wěn)定,記錄該表面可更新的金微盤(pán)電極的CV曲線。

圖2,將制得的表面可更新的金微盤(pán)電極通過(guò)CV曲線根據(jù)以下方法計(jì)算裸金微電極的電化學(xué)有效表面積和粗糙度系數(shù):實(shí)際面積為還原電荷(還原峰的積分面積)與理論電荷(400μC/cm2)的比值,粗糙度系數(shù)(Rf)為實(shí)際有效表面積與幾何面積之比。


表面可更新的金微電極的體外表征:以制得的金微電極為工作電極、以鉑絲為對(duì)電極、以Ag/AgCl(飽和KCl)為參比電極,組成三電極體系。金微電極在含有20μmol/L多巴胺(DA)的人工腦脊液(aCSF,pH7.4)中以不同掃速(20、40、60、80、100、150、200、250mV/s)利用CV法(-0.2~0.6V)進(jìn)行分析;金微電極在含有0、20、40、60、80、100μmol/L DA的aCSF(pH7.4)溶液中以100mV/s利用CV法(-0.2~0.6V)進(jìn)行分析。


以標(biāo)準(zhǔn)氧化還原電對(duì)體系的CV曲線作為目標(biāo)驗(yàn)證對(duì)象表征制備電極的密封性、一致性和穩(wěn)定性;以電化學(xué)清洗的CV曲線計(jì)算裸電極的電化學(xué)表面積;所使用的PTFE絕緣套管便宜易得,導(dǎo)電銀膠室溫空氣晾干5min即可無(wú)需高溫固化,環(huán)氧樹(shù)脂AB膠灌封操作簡(jiǎn)單且固化后密封性好,采用自動(dòng)化金剛石線切割機(jī)獲得平整的橫斷面制得一致性高的微盤(pán)電極,且制得的微盤(pán)電極不僅可重復(fù)使用,也可多次切割獲得新的橫斷面。與現(xiàn)有技術(shù)相比,表面可更新的貴金屬微電極的制備方法操作簡(jiǎn)單、快速易行、儀器設(shè)備成本低;制得的表面可更新的貴金屬微電極一致性好、穩(wěn)定性好、具有一定的柔性不易損壞。即具有如下優(yōu)點(diǎn):制備過(guò)程簡(jiǎn)單、可重復(fù)使用且成本低。