濺射或蒸發(fā)工藝后的金屬層表面光滑,微米尺寸的電極具有較大的基線噪聲和波動,因此增加電極的比面積可以增加電極和溶液的有效接觸面積,從而來降低電極的阻抗和噪聲。通常所采用的電極表面修飾材料有: TiN、Ir、鉑黑碳納米管等,在修飾到裸金或鉑電極上后,電極表面出現納米結構,增加了電極表面的粗糙度。TiN 通過反應濺射法在氮氣和氟氣混合氣體中粘附到金或鉑電極上, TiN 具有規(guī)則的柱狀納米結構,表現出穩(wěn)定的電學和機械特性,被采用在商業(yè)化生產的叉指電極上。相比之下,采用陰極氧化方法加工的Ir雖然具有較大的表面電荷負載,但是其電荷注入能力較差,不適合用于刺激電極,此外其電學特性不穩(wěn)定,表面是現不規(guī)則的龜裂結構。出于鉑黑采用恒電流或恒電壓電鍍方法修飾到電極表面,裝置和電鍍液成本較低,操作簡單,較多采用。電鍍鉑黑后的電極表面出現棉絮狀的納米結構,比面積達到電極幾何面積的 10~100 倍,在實驗中具有較好的效果。然而相比TiN,電極表面的鉑黑顆粒容易脫落,電極壽命較短。叉指電極可用于96孔電極板的制備。煙臺叉指電極加工制造
工作電極表面產生的氧化還原,并在電壓的作用下進一步電離得到游離電子,上式為葡萄糖氧化還原反應的化學方程。葡萄糖氧化酶氧化葡萄糖產生葡萄糖酸和過氧化氫,過氧化氫的強氧化力,使氫離子不會還原成氫。電流使過氧化氫解離以獲得兩個自由電子。根據測得的電荷數,可以計算出葡萄糖濃度。實際應用中,不可避免存在微量的反應電流會流過參比電極,改變控制回路的電壓,產生錯誤的測量結果。因為這種現象的存在,必須要恒電位電路來滿足三電極穩(wěn)定工作條件的這一特性。徐州三共面叉指電極叉指電極將生物檢測具有的特異性與電化學技術的準確、快速等優(yōu)點,制作出集成度高、攜帶方便的微型傳感器。
柔性叉指電極使用過程中會發(fā)生彎曲或折疊,可使電場分布發(fā)生變化,相鄰叉指電極的電容值與彎曲或折疊角度相關。叉指電極的電容值和靈敏度隨著彎曲或折疊的角度增大而降低。柔性電極的基體有更低的硬度和楊氏模量,擁有很好的回彈性,同時根據不同的應用場景,對熱穩(wěn)定性、滲透性、透光性、附著性和防水性等也有不同程度的要求。柔性電極多采用聚合物作為其柔性襯底,常見的聚合物包括聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚酰亞胺(PI)和聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)等,但 PET、PEN、PI 等常見的高分子塑料襯底只有可彎曲性而缺乏拉伸性,考慮到開發(fā)具有優(yōu)異拉伸性的彈性襯底也是非常有必要的。因此,其他材料比如聚二甲基硅氧烷(PDMS)、熱塑性聚氨酯(TPU)、脂肪族芳香族無規(guī)共聚酯(Ecoflex)和聚合物水凝膠等,都是具有低彈性模量和高可拉伸性的襯底材料。
電極結構是影響傳感器性能的重要因素之一,電極的結構參數包括形狀、指寬度、間距、指長、厚度,指對數、指寬比和電極表面的狀態(tài),即是否有功能化修飾等。電極厚度對信噪比影響明顯,但指數對其影響極小,減小電極寬度和間距可以提高信噪比。被測對象的形態(tài)和在傳感器表面的分布狀態(tài)也是設計微叉指電極結構的考慮因素,有研究發(fā)現電極間距約為細胞直徑的4倍時傳感器有較好的靈敏度,在一定范圍內增加電極的厚度、減小寬度也能提高傳感器的精度。細胞與電極的相對位置也影響測量靈敏度,這種客觀的影響因素為微流控技術在微又指電極傳感器_上的應用提供了機遇,微流控技術可以控制被測細胞在微叉指電極傳感器表面的位置分布。叉指電極微型化、陣列化是發(fā)展趨勢。
微叉指電極是在電極兩端加小振幅正弦激勵信號以產生穿過被測物的電場來改變傳感器的阻抗,從而得到被測物濃度與阻抗信號之間的變化關系。叉指電極材料、結構仿真、結構實驗和修飾等影響傳感器的靈敏度,阻抗變化來自電極表面的受體與目標分子結合、細菌或細胞增殖、以及用做標記信號放大的活性酶引起的介質離子濃度變化等。檢測細胞數量的阻抗生物傳感器的阻抗變化主要來自于電極表面病原菌細胞的免疫結合反應產生的阻抗變化或細胞濃度不同引起的溶液介電常數變化引起的阻抗變化。隨著微納技術的發(fā)展,致力于更小、更輕便、功耗更低的生物電極的制作。Pt叉指電極研發(fā)合作
電化學生物傳感器將高靈敏的電分析方法和高特異性的生物識別過程相結合。煙臺叉指電極加工制造
叉指電極修飾可以提升傳感器的靈敏度,且電極本身不具備特異性檢測功能,需要對電極進行修飾敏感膜來獲得特異性檢測的功能。敏感膜是生物化學傳感器的重要組成部分。生物敏感膜是使用有生物活性的材料作為敏感膜,需要將生物活性材料固定到微電極的工作電極上,它的固定是一項關鍵技術。生物敏感膜包括酶、微生物、免疫蛋白、DNA 單鏈等。根據不同的生物功能物質,有五大類方法:物理或化學吸附法、凝膠包埋法、共價鍵固定法、交聯法以及分子自組裝固定法。其中自組裝單層膜簡稱自組裝膜,為目前研究較多,對固體表面進行修飾為有效的分子有序組裝體系。煙臺叉指電極加工制造
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