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微电极(电化学传感器)的特点、制备方法及应用

来源: 赫尔纳贸易(大连)有限公司

2022/5/24 16:10:14 131


1、什么是微电极

电化学的研究中常见的电极尺寸是毫米级别,由于其尺寸比较大,限制了其在一些领域的应用。微电极是指至少在一维尺度上低于25 μm 的电极,其尺寸小于扩散层厚度。微电极相对于传统电极,具有多种优势,如尺寸小,电流密度高、响应快速、IR降小、信噪比高、传质速度快、易达到稳态等,微电极的这些特点可实现快速、高灵敏度的检测。

按照不同的电极制作材料,微电极主要分为非金属微电极和贵金属微电极两类。非金属微电极中多以碳超微电极、碳纤维微电极和碳纳米管功能化微电极为主,在贵金属微电极中,铂微电极和金微电极广泛。根据微电极的形状特点,微电极可分为微盘电极,微圆盘电极和微环电极,微阵列电极等。丝网印刷电极和薄膜微电极是目前应用比较多的两种微电极。

2、微电极制备方法

微电极的制备方法多种多样,有电沉积法、电化学刻蚀法、激光拉制法和内部填充法等,以及自组装技术、化学气相沉积、模板法、离子束刻蚀技术、丝网印刷术、紫外光照射化学镀层技术等新方法。

制备微电极的传统方法中多以电沉积法和电化学刻蚀法为主,其中电化学刻蚀法成本低、仪器简单、重现性好,经过多次绝缘之后方可得到尺寸更小的微电极,但制备过程较为繁琐,电化学刻蚀法多以制备半球型微电极为主。通过各种方法制备的微电极有碳超微电极,碳纳米管微电极,碳纤维微电极,铂微电极,金微电极,用于单细胞检测,活体分析,多巴胺、葡萄糖等生化物质检测,氧气、超氧根离子等小分子物质检测等。

3、微电极产品介绍及应用

微电极种类繁多,不同生产厂家开发的产品也不同。介绍几种常用的微电极产品。

西班牙Micrux 采用光刻技术,以及金属沉积和剥离过程制备了薄膜金属微电极,电极材料是铂或金,金属微电极的尺寸为10x6x0.75mm,体积小,检测灵敏度高,低试剂消耗和成本效益低,适合1-5ul样品的检测。薄膜金属微电极有多种类型,包括金属单电极,金属微多电极,微阵列电极,叉值微电极,叉值微阵列电极,环状叉值阵列电极,以及结合微流控开发的微流控微电极等,并提供适合微电极的多功能工作平台,液滴和流动状态下的检测,适合开发生物传感器和流动状态下的检测。


英国的zimmer and Peacock 采用丝网印刷电极等微电极制备多种类型适合不同分析物的生物传感器,如葡萄糖传感器,氧气传感器, 一氧化氮传感器,pH传感器,乳酸盐传感器,过氧化氢传感器,氯离子传感器(Cl-),钾离子传感器(K+),钙离子传感器(Ca2+),硝酸盐传感器(NO3-, 磷酸盐传感器(HPO42-),硫酸盐传感器(SO32-, NADH传感器,GLO 传感器,CGM 传感器,尿酸传感器,微针阵列等。

微电极在生命分析领域中的细胞检测、活体生物原位分析等方面具有广泛应用。在微电极表面进行修饰之后可以用来实现高选择性和高灵敏检测细胞和活体中神经递质类物质的含量以及体内一些NO,CO关键信号分子。微电极可以广泛应用于活体分析、生物传感、生物细胞检测、扫描探针显微镜领域、毛细管电泳电化学检测系统、生命科学、食品学和环境分析与监测等各个领域,用于开发化学传感器,生物传感器,用于快速,高灵敏度的检测

 


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