電化學傳感器常用的檢測體系為三電極系統,包括工作電極、對電極和參比電極。其中,工作電極多為棒狀電極,如玻碳電極、金盤電極等;對電極多用鉑絲電極或鉑片電極;參比電極則常用 Ag/AgC電極或甘汞電極。這些電極的表面積決定了檢測所需樣品至少為毫升量級,限制了電化學方法在現場實時連續監測中的應用。相較于棒狀電極。薄膜申極可極大地減少樣品用量。拓展了電化學檢測的應用場景。薄膜電極多由貴金屬納米粒子及其混合物制備得到,常見的制備方式包括濺射、蒸鍍和絲網印刷等。結合光刻與濺射工藝,在聚對苯二甲酸乙二醋(Polyethylene terephthalate,PET)表面制備了可用于汗液中多種生理指標檢測的 Cr/Au 薄膜電極。使用磁控濺射技術在多碳納米管表面沉積了一層鉑納米粒子,在對 L-半胱氨酸的檢測過程中表現出優異的選擇性。使用絲網印刷技術制備金膜電極,用于檢測液體樣本中的 Cr3+檢出限低至4.4 mol/L。叉指電極陣列以玻璃基為襯底具有良好的生物相容性。廣東PDMS叉指電極
叉指電極性能的影響因素主要有兩部分,一部分是電極構成材料,主要材料有金、銀、ITO 等,金、銀電極性能較好,但是其價格較昂貴,性價比較低,而ITO電極不僅成本低,而且性能也不錯,是目前叉指電極研究較熱的材料。另一部分影響因素則是電極結構,主要有叉指數、指長、指寬比、指間距以及電極厚度等,這些參數都會給傳感器的檢測效果帶來很大影響。用電化學方法在叉指電極上沉積納米 ZnO,隨后將鏈酶親和素修飾在納米 ZnO 上,并將生物素化的球菌抗體固定到傳感器的表面。吉林叉指電極技術電化學叉指電極是一類以微生物作為識別元件的生物傳感器。
無創檢測具有不侵入人體、不造成創傷的優點,目的在于不對使用者造成創傷的前提下,通過傳感器間接的檢測相關生理特征和生化參數,因此無創檢測方法也稱為間接測量。雖有現在有多種關于無創血糖檢測技術被提出并驗證,但是無創測量方法通常需要通過多參數測量的推算,建立數學模型等間接反映出血糖濃度,測量結果普遍遜色于需要侵入的有創測量精度。由于面臨不可避免的強外部干擾、個體差異較大等客觀問題,導致測量數據不穩定,準確性不高。
微又指電極可用于檢測不正常細胞,不正常細胞是由正常細胞變異而來,而正常細胞具有生命周期調亡,不正常細胞則會無限增殖,還可以轉化和轉移攻擊正常細胞,這也是產生病源及難點所在。常在低頻段實驗時發現,用100um寬間距20um,500um厚的電極實驗檢測 MCF-7 細胞時精度更高。不同尺寸ITO叉指電極傳感器對腺人類肺泡基底上皮細胞細胞培養做阻抗測量。通過阻抗分析寬 60um、間距 20um 和寬40um、間距40um兩種結構的電極發現,寬60um、間距20um的電極阻抗變化更明顯,證明了電極間隙小、寬度大能夠使傳感器有更好的靈敏度。又指型電容具有特殊的平面電極結構,表面空間電場特性良好,是表面電容傳感器的理想選擇。
加工后的芯片為劃片后用金線將芯片上的焊盤和 PCB 板底座上的焊盤導通,PCB 上有和外界處理電路相連的接口。焊盤處用環氧樹脂封裝,避免暴露而引入噪聲,同時固定腔體用于培養細胞。采用電鍍鉑黑的方法來提升電極比表面積,在電鍍前,芯片表面用酒精和去離子水交替清洗,直至顯微鏡下觀察到電極上無異物并呈亮金色。電鍍鉑黑的溶液出 1%的氯酸和0.01%的醋酸鉛配制而成。以微電極為工作電極,Ag/AgCI 電極為參考電極,鉑電極為對電極,恒電位工作儀產生的直流恒電壓 0.01mV 為工作電壓,根據電極大小控制時間,直徑為30um的電極所需電鍍時間約為20~25s。電鍍后電極位點表面早黑色棉絮狀,明顯增加了電極表面的粗糙程度。處理后的芯片可用純水清洗,去除離散的鉑黑微粒,浸于純水環境中,并避光保存,避免芯片表面生長微生物而受到污染。叉指電極是實現電子皮膚的重要部分。吉林叉指電極技術
叉指電極可用于96孔電極板的制備。廣東PDMS叉指電極
基于生物電信號存在的測量難點,故對醫用叉指生物電極的性能提出了相應的需求:1)由于生物電具有頻率低甚至接近直流的特點,所以生物醫用電極一般要求具有良好的導電性能;2)電極電位穩定,極化電位小,電位波動小;3)電極自身阻抗值小;4)不易產生運動偽跡;5)安放簡易且不易脫落;6)無毒無害,對人體刺激小等。目前常用的電極包括有,標準氫電極、飽和甘汞電極、Cu/CuSO4 電極以及Pb/PbCl2 電極等,但它們自身的特性和缺陷以及應用范圍不盡相同。廣東PDMS叉指電極
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