【技术实现步骤摘要】
本技术涉及电化学传感检测，具体涉及一种基于微电极阵列芯片的多功能电化学检测池。
技术介绍
1、生物分子在生物体的生命活动中具有重要的调控作用，参与了许多生化过程，包括存储和传输遗传信息、调节生物/神经活动、小分子/激素的运输以及催化各种生化反应。对生物小分子进行灵敏、实时检测分析在疾病诊断和健康管理方面具有重要意义。在过去几十年中，电化学传感技术因其响应速度快、灵敏度高、电极设计多样化且可集成化等优势，已经发展为生物分子检测分析的有力工具。
2、与传统电极相比，尺寸在微尺度的微电极显示出独特的优势，比如增强的质量传输、更快的瞬态响应以及更低的探测破坏性。一定数量的微电极排列组合形成微电极阵列(mea)。mea可以通过电化学沉积或化学镀工艺在固体基底上构建，具有尺寸小和集成度高等特点。电极的尺寸、形貌、结构和材料通常决定了mea的电化学性能。此外，通过具有特定识别位点、功能分子或纳米材料修饰电极，可以提高mea的灵敏度和选择性。mea作为有效的电化学传感设备，可以促进体内外生物分子的传感研究。
3、然而，目前研发的一些mea通常由于尺寸较小，结构布局过于紧密，电极之间存在相互影响和交叉污染的风险。此外，受限于微小的结构设计，mea基本都没有集成参比电极和对电极结构，这使得集成化和便携性大打折扣。并且，大多mea只有单一的工作电极布局，检测目标物有限，功能单一。更重要的是，大多mea的构造是基于贵金属材料，其易被生物污垢污染，电极不可再生，使得其生产成本较高，实用性不强。
技术实现
1、针对现有技术存在的上述不足，本技术的目的在于提供一种基于微电极阵列芯片的多功能电化学检测池，以解决现有技术中集成化和便携性不足、功能单一、不可再生性的问题。
2、解决上述技术问题，本技术采用如下技术方案：
3、一种基于微电极阵列芯片的多功能电化学检测池，所述电化学检测池由储液槽和芯片组成；其中，所述储液槽是由从芯片的电极布置面隆起的挡板所围合形成的储液空间；在芯片的电极布置面上设置有多个不同功能的工作电极；检测工作电极的一端位于储液槽内，其另一端从储液槽内延伸至芯片边缘，通过电极线与触点相连。
4、在芯片上设置储液槽，储液槽不止可用于储存电解质、清洗液体，也可将需要检测的细胞置于储液槽中进行培养。而且，储液槽与芯片集成，一方面使整个检测池的结构更加紧凑，便于携带操作；另一方面，芯片上的储液槽存储清洁溶剂，可以避免流动冲洗等方式对芯片电极造成物理损坏，进而影响其检测性能。
5、优选地，所述检测工作电极包括两个第一工作电极组和两个第二工作电极组，第一工作电极组和第二工作电极组均包含多个工作电极；所述第一工作电极组的长度方向与第二工作电极组的长度方向相互垂直，但第一工作电极组和第二工作电极中所有的工作电极均不相交。所述工作电极的一端位于储液槽内，其另一端从储液槽内延伸出后，通过电极线与触点相连。在第一工作电极组和第二工作电极组之间还设有对电极，所述对电极位于第一工作电极组或第二工作电极组的一侧，其长度方向与第一工作电极组或第二工作电极组的长度方向一致；在所述对电极和第一工作电极组之间还设有参比电极，所述参比电极长度方向与第一工作电极组长度方向之间的夹角为锐角。同样的，对电极与参比电极之间、以及二者与上述工作电极之间也均不相交。所述对电极和参比电极的一端位于储液槽内，其另一端从储液槽内延伸出后，通过电极线与触点相连。本技术对芯片上电极的设置做了进一步优化，使芯片结构布局更加紧凑，节省空间。同时，设置了对电极和工作电极，使对电极与工作电极能够形成完整的电流测量回路，并且利用参比电极能够为芯片提供并保持一个固定的参比电势。
6、优选地，所述电极基底包括基板，在基板上设有一层金纳米颗粒/氧化铟锡(annps/ito)薄膜。
7、优选地，在所述第一工作电极组和第二工作电极组中，多个工作电极相互平行设置。
8、优选地，所述工作电极中包括长电极和短电极，且长电极和短电极交替分布，使芯片结构布局紧凑；长短电极还可作为功能区分电极，以用于不同的分子检测，长电极可通过催化氧化实现尿酸(ua)测定，短电极可通过催化还原实现过氧化氢(h2o2)测定。
9、优选地，所述芯片为正方形，其边长为3cm；所述储液槽的截面为圆形，其直径为1.5cm；所述储液槽的轴线与所述芯片的中心线相重合。
10、优选地，所述微电极通过激光蚀刻设置在电极基底上。
11、本技术所述基于微电极阵列芯片的电化学检测池通过如下方法制备：
12、(1)ito薄膜的制备：切割化学玻璃(尺寸为30mm×30mm)，在其表面用磁控溅射方法镀制ito薄膜，溅射功率为10kw，厚度约为380nm，电阻为3-4ω，透光率≥78％；
13、(2)微电极阵列布局设计：借助计算机辅助程序设计微电极阵列布局，电极线宽为0.2mm，电极线连接点线宽为3mm，一共包含26个微电极；
14、(3)激光刻蚀：将电极布局导入激光刻蚀系统进行刻蚀，激光刻蚀参数为：激光波长1064nm，激光工作功率30％，刻蚀速率200mms-1，使电极基底上形成多个ito微电极。
15、(4)聚二甲基硅氧烷(pdms)储液槽的制备：借助计算机辅助程序设计模具，并借助3d打印制备磨具。将硅酮弹性体基料与固化剂以10:1的比例混合，并在真空室中脱气。然后将聚二甲基硅氧烷pdms混合物倒在模具里，并在70℃的烘箱中固化1小时；
16、(5)电化学芯片的组装：剥离pdms储液槽，在高功率氧气等离子体处理30秒后，将其结合到ito微电极阵列芯片上，得到所述电化学检测池。其中，通过电化学沉积在微电极上修饰金纳米颗粒。
17、本技术所述电化学检测池可用于生物小分子的测定，具体包括对细胞分泌h2o2的还原测定，以及尿液中ua的氧化测定。
18、本技术所述电化学检测池在使用后，可通过如下方法进行清洗：将h2o2置于储液槽中，芯片放在紫外光下照射2小时，便能完成所述电化学检测池的再生。
19、相比现有技术，本技术具有如下优点：
20、1、本技术在芯片上设置储液槽，储液槽不止可用于储存电解质、清洗液体，也可将需要检测的细胞置于储液槽中进行培养；而且，储液槽与芯片集成，一方面使整个检测池的结构更加紧凑，便于携带操作；另一方面，芯片上的储液槽存储清洁溶剂，可以避免流动冲洗等方式对芯片电极造成物理损坏，进而影响其检测性能。
21、2、本技术在芯片上集成了工作电极、对电极与参比电极微型三电极系统，并将不同功能的工作电极交替布局，增强了便携性和功能性；本技术所述检测池还集成了储液槽，使整个检测池的结构更加紧凑；微电极的纳米构造使芯片具备自清洁功能，可以避免额外的清洗程序，简便且实用。
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1.一种基于微电极阵列芯片的多功能电化学检测池，其特征在于，所述电化学检测池由储液槽和芯片组成；
2.根据权利要求1所述基于微电极阵列芯片的多功能电化学检测池，其特征在于，所述检测工作电极包括两个第一工作电极组和两个第二工作电极组，第一工作电极组和第二工作电极组均包含多个工作电极；所述第一工作电极组的长度方向与第二工作电极组的长度方向相互垂直；
3.根据权利要求2所述基于微电极阵列芯片的多功能电化学检测池，其特征在于，所述电极基底包括基板，在基板上设有一层金纳米颗粒/氧化铟锡薄膜。
4.根据权利要求2所述基于微电极阵列芯片的多功能电化学检测池，其特征在于，在所述第一工作电极组和第二工作电极组中，多个工作电极的长度方向相互平行设置。
5.根据权利要求2所述基于微电极阵列芯片的多功能电化学检测池，其特征在于，所述工作电极中包括长电极和短电极，长电极和短电极交替分布。
6.根据权利要求1所述基于微电极阵列芯片的多功能电化学检测池，其特征在于，所述芯片为正方形，其边长为3cm；所述储液槽的截面为圆形，其直径为1.5cm；所述储液
7.根据权利要求1所述基于微电极阵列芯片的多功能电化学检测池，其特征在于，所述微电极通过激光蚀刻和电化学沉积设置在电极基底上。
...【技术特征摘要】
1.一种基于微电极阵列芯片的多功能电化学检测池，其特征在于，所述电化学检测池由储液槽和芯片组成；
2.根据权利要求1所述基于微电极阵列芯片的多功能电化学检测池，其特征在于，所述检测工作电极包括两个第一工作电极组和两个第二工作电极组，第一工作电极组和第二工作电极组均包含多个工作电极；所述第一工作电极组的长度方向与第二工作电极组的长度方向相互垂直；
3.根据权利要求2所述基于微电极阵列芯片的多功能电化学检测池，其特征在于，所述电极基底包括基板，在基板上设有一层金纳米颗粒/氧化铟锡薄膜。
4.根据权利要求2所述基于微电极阵列芯片的多功能电化学检测池...
【专利技术属性】
技术研发人员：侯长军，赵鹏，马懿，罗惠波，霍丹群，
申请(专利权)人：四川轻化工大学，
类型：新型
国别省市：
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