CN112683975A - 叉指型微电极阵列电化学传感器及制备方法与应用、专用测试盒 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种叉指型微电极阵列电化学传感器及制备方法与应用、专用测试盒，涉及传感器技术领域。本发明提供的叉指型微电极阵列电化学传感器，包括叉指型铝微电极阵列，所述叉指型铝微电极阵列由三组铝微电极阵列以叉指方式组合而成，每组铝微电极阵列为一个电极，三组铝微电极阵列构成三电极体系。本发明提供的电化学传感器以叉指型铝微电极阵列为芯片，由于叉指型铝微电极阵列具有高的三电极交错密度和平面结构适合常规的离体检测；叉指型铝微电极阵列可以为薄片状，便于携带。本发明还提供了一种专用测试盒，本发明提供的专用测试盒结构简单，原料来源丰富，且能准确、快速地对电化学传感器的性能进行测试。
Description
技术领域
本发明涉及传感器技术领域，尤其涉及叉指型微电极阵列电化学传感器及制备方法与应用、专用测试盒。
背景技术
电化学传感器具有响应快、灵敏度高、成本低、操作简单、易于小型化等优势，但是在实际操作中电化学传感器还未做到便携式的在线检测，而且电化学传感器多适用于离体检测方法，不能很好地接触到被测物体实现活体监测。所以，现在亟待开发出一种适合活体监测的便携式电化学生物传感器。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种叉指型微电极阵列电化学传感器及制备方法与应用、叉指型微电极阵列电化学传感器专用测试盒。本发明提供的叉指型微电极阵列电化学传感器能够成为贴片式，便于携带，并直接贴附与活体动物上进行非疾病的诊断和治疗目的的检测。
为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：
本发明提供了一种叉指型微电极阵列电化学传感器，包括叉指型铝微电极阵列，所述叉指型铝微电极阵列由三组铝微电极阵列以叉指方式组合而成，分别为第一铝微电极阵列、第二铝微电极阵列和第三铝微电极阵列；每组铝微电极阵列为一个电极，三组铝微电极阵列构成包括工作电极、对电极和参比电极三电极体系。
优选地，所述第一铝微电极阵列包括第一主干和位于第一主干一侧的第一梳状阵列；所述第二铝微电极阵列包括第二主干和位于第二主干两侧的第二梳状阵列，所述第三铝微电极阵列包括第三主干和位于所述第三主干一侧的第三梳状阵列；所述第二主干两侧的第二梳状阵列分别与第一主干一侧的第一梳状阵列和第三主干一侧的第三梳状阵列呈叉指型。
优选地，所述对电极为铂修饰一组铝微电极阵列，所述参比电极为金修饰一组铝微电极阵列，所述工作电极为待测物分子印迹聚合物修饰一组铝微电极阵列。
优选地，所述对电极为铂和助沉积剂修饰一组铝微电极阵列，所述参比电极为金和助沉积剂修饰一组铝微电极阵列，所述工作电极为待测物质分子印迹聚合物修饰一组铝微电极阵列。
优选地，所述待测物质为赖氨酸、葡萄糖或多巴胺。
优选地，所述助沉积剂为多巴胺。
优选地，所述电化学传感器还包括金属外壳，与所述金属外壳匹配的掀盖式盖子；所述金属外壳的外底部设置有四个引脚；所述叉指型铝微电极阵列置于所述金属外壳的内底部中央区域；所述四个引脚中的三个通过导线分别与所述叉指型铝微电极阵列的三组铝微电极阵列相连。
本发明还提供了上述技术方案所述的叉指型微电极阵列电化学传感器的制备方法，包括以下步骤：
在基板上溅射铝膜，在所述铝膜上进行光刻，得到叉指型铝微电极阵列；
在所述叉指型铝微电极阵列的三组铝微电极阵列上分别沉积对电极材质、参比电极材质和和工作电极材质，得到所述电化学传感器。
本发明还提供了上述技术方案所述的叉指型微电极阵列电化学传感器或上述技术方案所述的制备方法得到的叉指型微电极阵列电化学传感器在分子检测领域中的应用。
本发明还提供了上述技术方案所述叉指型微电极阵列电化学传感器的专用测试盒，包括长方体塑料本体，所述长方体塑料本体的一个面上钻有四个小洞，所述小洞的位置和尺寸分别与所述叉指型微电极阵列电化学传感器的四个引脚的位置和尺寸相对应；所述小洞的洞底部垫入铜片并采用螺丝引出了接线柱；所述长方体塑料本体的材质为聚四氟乙烯。
本发明提供了一种叉指型微电极阵列电化学传感器，包括叉指型铝微电极阵列，所述叉指型铝微电极阵列由三组铝微电极阵列以叉指方式组合而成，分别为第一铝微电极阵列、第二铝微电极阵列和第三铝微电极阵列；每组铝微电极阵列为一个电极，三组铝微电极阵列构成包括工作电极、对电极和参比电极三电极体系。本发明提供的电化学传感器以叉指型铝微电极阵列为芯片，由于叉指型铝微电极阵列具有高的三电极交错密度和平面结构，适合贴附生物活体的表面进行各种化合物的非疾病的诊断和治疗目的的检测，也适合常规的离体检测方法；同时，叉指型铝微电极阵列可以为薄片状，使叉指型微电极阵列化学传感器成为贴片式，便于携带。
本发明还提供了上述技术方案所述的叉指型微电极阵列电化学传感器专用的测试盒，本发明提供的测试盒结构简单，原料来源丰富，且能准确、快速地对叉指型微电极阵列电化学传感器性能进行测试。
附图说明
图1为本发明提供的叉指型铝微电极阵列结构示意图，其中，A为第一铝微电极阵列，A1为第一主干，A2为第一梳状阵列；B为第二铝微电极阵列，B1为第二主干，B2为第二梳状阵列；C为第三铝微电极阵列，C1为第三主干，C2为第三梳状阵列；
图2为本发明实施例中所用叉指型铝微电极阵列的光学显微镜图；
图3为本发明实施例中所用金属外壳的俯视图，1、2、3和4分别代表位于所述金属外壳外底部的四个引脚；
图4为本发明实施例所提供的电化学传感器的实物照片；
图5为本发明提供的叉指型微电极阵列电化学传感器专用测试盒的实物图；
图6为金修饰铝微电极阵列的沉积曲线；
图7为金修饰铝微电极阵列所得金的SEM图；
图8为聚丙烯酰胺-多巴胺修饰铝微电极阵列的沉积曲线；
图9为聚丙烯酰胺-多巴胺修饰铝微电极阵列所得聚丙烯酰胺-多巴胺的沉积SEM图；
图10为铂修饰铝微电极阵列的沉积曲线；
图11为铂修饰铝微电极阵列所得铂的SEM图；
图12为铂-多巴胺修饰铝微电极阵列所得铂-多巴胺的SEM图；
图13为多巴胺样品、赖氨酸样品和PBS缓冲溶液的DPV曲线。
具体实施方式
本发明提供了一种叉指型微电极阵列电化学传感器，包括叉指型铝微电极阵列，所述叉指型铝微电极阵列由三组铝微电极阵列以叉指方式组合而成，分别为第一铝微电极阵列、第二铝微电极阵列和第三铝微电极阵列；每组铝微电极阵列为一个电极，三组铝微电极阵列构成包括工作电极、对电极和参比电极三电极体系。
本发明提供的叉指型微电极阵列电化学传感器包括叉指型铝微电极阵列。图1为本发明提供的叉指型铝微电极阵列结构示意图。在本发明中，所述第一铝微电极阵列A包括第一主干A1和位于第一主干A1一侧的第一梳状阵列A2；所述第二铝微电极阵列B包括第二主干B1和位于第二主干B1两侧的第二梳状阵列B2，所述第三铝微电极阵列C包括第三主干C1和位于所述第三主干C1一侧的第三梳状阵列C2；所述第二主干B1两侧的第二梳状阵列B2分别与第一主干A1一侧的第一梳状阵列A2和第三主干C1一侧的第三梳状阵列C2呈叉指型。
在本发明的具体实施例中，所述叉指型铝微电极阵列的区域面积优选为2.42mm×4.2mm，所述叉指型铝微电极阵列优选共有933个叉指，其中908个叉指的宽度优选为1μm，25个叉指的宽度优选为4.7μm，所述叉指型铝微电极阵列的光学显微镜图如图2所示。
在本发明中，所述对电极优选为铂修饰一组铝微电极阵列，所述参比电极优选为金修饰一组铝微电极阵列，所述工作电极优选为待测物分子印迹聚合物修饰一组铝微电极阵列。
在本发明中，所述对电极优选为铂和助沉积剂修饰一组铝微电极阵列，所述参比电极优选为金和助沉积剂修饰一组铝微电极阵列，所述工作电极优选为待测物质分子印迹聚合物修饰一组铝微电极阵列。在本发明中，所述助沉积剂和金、助沉积剂和铂修饰铝微电极阵列作为对电极或参比电极，能够提高电化学传感器的灵敏度。
本发明对所述待测物的种类不做具体限定，根据实际要检测的物质进行选择即可，具体优选为多巴胺、赖氨酸或葡萄糖。
本发明提供的叉指型微电极阵列电化学传感器优选还包括金属外壳；所述金属外壳的材质优选为铜；所述金属外壳的外底部设置有四个引脚；所述四个引脚中的三个通过导线分别与所述叉指型铝微电极阵列的三组铝微电极阵列相连；所述叉指型铝微电极阵列优选位于所述金属外壳内底部的中央区域。在本发明的具体实施例中，所述金属外壳的俯视图如图3所示，其中，1、2、3和4分别代表位于所述金属外壳外底部的四个引脚；所述金属外壳的尺寸优选为长宽高10mm×14.5mm×5.1mm；其中，引脚1和引脚2之间的距离优选为5.0mm，引脚1和引脚4之间的距离优选为9.5mm；所述引脚的高度优选为5.0mm；所述引脚的形状优选为圆柱体，所述圆柱体的直径优选为0.7mm。
本发明提供的叉指型微电极阵列电化学传感器优选还包括与所述金属外壳相匹配的掀盖式盖子。
图4为本发明实施例中所提供的叉指型微电极阵列电化学传感器的实物照片。
本发明提供的叉指型微电极阵列电化学传感器包括叉指型铝微电极阵列，由于叉指型铝微电极阵列具有高的三电极交错密度和平面结构，适合贴附生物活体的表面进行各种化合物的非疾病的诊断和治疗目的的检测，也适合常规的离体检测方法；同时叉指型微电极阵列一般为薄片状，便于携带。
本发明还提供了上述技术方案所述的叉指型微电极阵列电化学传感器的制备方法，包括以下步骤：
在基板上溅射铝膜，在所述铝膜上进行光刻，得到叉指型铝微电极阵列；
在所述叉指型铝微电极阵列的三组铝微电极阵列上分别沉积对电极物质、参比电极物质和工作电极物质，得到所述叉指型微电极阵列电化学传感器。
本发明在基板上溅射铝膜，在所述铝膜上进行光刻，得到叉指型铝微电极阵列。本发明对所述溅射铝膜的方式不做具体限定，采用本领域技术人员熟知的溅射手段即可。在本发明中，所述铝膜的厚度优选为120～130nm。本发明对所述光刻的参数不做具体限定，采用本领域技术人员熟知的光刻技术手段，只要能够得到叉指型铝微电极阵列即可。
得到叉指型铝微电极阵列后，本发明在所述叉指型铝微电极阵列的三组铝微电极阵列上分别沉积对电极物质、参比电极物质和工作电极物质，得到所述电化学传感器。
在本发明中，当所述对电极优选为铂时，所述沉积铂的参数具体优选包括：所用沉积液优选包括氯铂酸；所述沉积液优选由氯铂酸水溶液和PBS缓冲溶液组成；所述沉积液中，氯铂酸的浓度优选为0.02mol/L；所述沉积液中优选还包括助沉积剂，所述助沉积剂优选为多巴胺；所述助沉积剂的浓度优选为10-4mol/L。在本发明中，所述沉积的方式优选为多电位阶跃法，所述多电位阶跃法的参数优选包括：第一步阶跃电位为-0.2～0V，第一步沉积时间为0.3～0.7s，进一步优选为0.5s；第二步阶跃电位为-1.5～-2.5V，进一步优选为-2.0V；第二步沉积时间为3～7s，进一步优选为5s；沉积圈数为20～30圈。所述沉积结束后，本发明优选还包括将器件从沉积液中取出，然后用超纯水进行冲洗，然后放在常温下干燥5min。
在本发明中，当所述参比电极为金时，所述沉积金的参数优选包括：所用沉积液优选包括四氯金酸，所述沉积液优选由四氯金酸溶液和PBS缓冲溶液混合而成；所述沉积液中，四氯金酸的浓度优选为10-3mol/L；所述沉积液中优选还包括助沉积剂；所述助沉积剂优选为多巴胺，所述助沉积剂的浓度优选为10-4mol/L。在本发明中，所述沉积的方式优选为多电位阶跃法，所述多电位阶跃法的参数优选包括：第一步阶跃电位为-0.2～0V，第一步沉积时间为0.3～0.7s，进一步优选为0.5s；第二步阶跃电位为-1.5～-2.5V，进一步优选为-2.0V；第二步沉积时间为3～7s，进一步优选为5s；沉积圈数优选为20～50圈，进一步优选为30圈。所述沉积结束后，本发明优选还包括将器件从沉积液中取出，然后用超纯水进行冲洗，然后放在常温下干燥5min。
在本发明中，当所述待测物分子优选为多巴胺时，沉积多巴胺-聚合物的参数优选包括：所用沉积液优选包括多巴胺和聚合物单体；所述沉积液中，多巴胺和聚合物单体的浓度均优选为10-3mol/L。在本发明中，所述沉积的方式优选为多电位阶跃法，所述多电位阶跃法的优选参数包括：第一步阶跃电位为1.5～2.5V，进一步优选为2.0V；第一步沉积时间为0.5～1.5s，进一步优选为1s；第二步阶跃电位为-0.1～-0.3V，进一步优选为-0.2V；第二步沉积时间为0.1～0.3s，进一步优选为0.2s；沉积圈数为20～70圈，进一步优选为30～60圈。所述沉积结束后，本发明优选还包括将器件从沉积液中取出，然后用超纯水进行冲洗，然后放在常温下干燥5min。
在本发明中，分子印迹的参数优选包括：洗脱液优选为乙醇水溶液，所述乙醇水溶液的体积浓度优选为50％；洗脱的方法优选为时间-电流曲线法，所述时间-电流曲线法的参数包括：低电位为-0.2～-0.3V，清洗圈数为30～50圈。所述分子印迹结束后，将器件从沉积液中取出，然后用超纯水进行冲洗，然后放在常温下干燥5min。
在本发明中，所述制备方法优选还包括将所述金属外壳、掀盖式盖子和叉指型铝微电极阵列进行组装，得到所述电化学传感器。本发明对所述组装的方式不做具体限定，采用本领域技术人员熟知的技术手段即可。
本发明还提供了上述技术方案所述的叉指型微电极阵列电化学传感器或上述技术方案所述的制备方法得到的叉指型微电极阵列电化学传感器在分子检测领域中的应用。
在本发明中，当所述叉指型微电极阵列电化学传感器应用于分子检测时，优选包括以下步骤：
将叉指型微电极阵列电化学传感器的三个引脚分别与电化学工作站的对电极端、参比电极端以及工作端口的鳄鱼夹进行连接；
将待检测的物质滴在叉指型微电极阵列电化学传感器的叉指型铝微电极阵列上，以实现对分子的检测。
本发明还提供了上述技术方案所述的叉指型微电极阵列电化学传感器的专用测试盒，包括长方体塑料本体，所述长方体塑料本体的一个面上钻有四个小洞，所述小洞的位置和尺寸分别与所述叉指型微电极阵列电化学传感器的四个引脚的位置和尺寸相对应；所述小洞的洞底部垫入铜片并采用螺丝引出了接线柱。
本发明提供的测试盒包括长方体塑料本体，所述长方体塑料本体的材质优选为聚四氟乙烯；所述长方体塑料本体的一个面上钻有四个小洞，所述小洞的位置和尺寸分别与所述电化学传感器的四个引脚的位置和尺寸相对应，所述小洞的洞底部垫铜片，并采用螺丝引出接线柱。在本发明的具体实施例中，所述长方体塑料本体的尺寸优选为长宽高20mm×20mm×15mm；所述小洞优选设置在所述长方体塑料本体的20mm×20mm的一面；在本发明的具体实施例中，所述小洞的个数优选为6个，其中4个小洞的位置与所述叉指型微电极阵列电化学传感器的四个引脚位置相匹配，以使四个引脚能够进入；另外2个小洞中***支撑柱以实现对测试盒的支撑。在本发明中，所述小洞的直径独立地优选1mm，深度优选为0.7mm。在本发明中，所述专用测试盒的实物图如图5所示。
在本发明中，所述叉指型微电极阵列电化学传感器专用测试盒的使用方法优选包括以下步骤：
将叉指型微电极阵列电化学传感器的四个引脚，***专用测试盒相应的小洞中，并将接线柱连接电化学工作站、恒电位仪、信号发生器的各个端口进行测试。
本发明对所述测试的方法不做具体限定，采用本领域技术人员熟知的传感器性能测试方法即可。
下面结合实施例对本发明提供的叉指型微电极阵列电化学传感器及制备方法与应用、专用测试盒进行详细的说明，但是不能把它们理解为对本发明保护范围的限定。
实施例1 叉指型微电极阵列的制备
在所述基板上溅射铝膜，铝膜的厚度为120nm；采用光刻的技术，制备叉指型铝微电极阵列，所述叉指型铝微电极阵列的区域面积为2.42mm×4.2mm，所述叉指型铝微电极阵列共有933个叉指，其中908个叉指的宽度为1μm，25个叉指的宽度为4.7μm，所述叉指型铝微电极阵列的光学显微镜图如图2所示。
按照图3和图4提供金属外壳，金属外壳的尺寸为长宽高10mm×14.5mm×5.1mm；其中，引脚1和引脚2之间的距离为5.0mm，引脚1和引脚4之间的距离为9.5mm；所述引脚的高度为5.0mm；所述引脚的形状为圆柱体，所述圆柱体的直径为0.7mm。
叉指型铝微电极阵列的清洗：用超纯水冲洗叉指型铝微电极阵列并自然干燥。
铂电极的清洗：选用直径为0.5～1mm的铂丝作为对电极，使用前用氧化铝粉末抛光，然后浸入体积浓度为50％的硝酸水溶液里超声清洗5min，再用超纯水、无水乙醇、超纯水依次超声清洗5min。
参比电极的清洗：用超纯水冲洗饱和甘汞电极(SCE)，待用。
所用烧杯、容量瓶用超纯水、无水乙醇、超纯水依次进行超声清洗，然后将烧杯和容量瓶放置在玻璃仪器烘干机上烘干5min。
缓冲溶液为0.1mol/L无水磷酸氢二钠和无水磷酸二氢钠的0.1mol/L的混合溶液，以下简称PBS缓冲溶液。
实施例2 金修饰微电极阵列的制备方法
称取0.0339g的四氯金酸将其放置在10mL容量瓶中，加入pH值为7的PBS缓冲液定容，配制成浓度为10-2mol/L四氯金酸溶液。
用移液枪取2.5mL的浓度为10-2mol/L四氯金酸溶液将其放入25mL容量瓶中，加入PBS缓冲液进行稀释定容，得到了浓度为10-3mol/L的四氯金酸溶液。
打开电化学工作站，启动多电位阶跃法，将所述叉指型铝微电极阵列放入金属外壳的内底部中央区域，将金属外壳的引脚1连接工作电极端口，铂丝电极连接对电极端口，饱和甘汞电极连接参比电极端口，构成三电极体系，***浓度为10-3mol/L的四氯金酸溶液中，第一步阶跃电位为-0.2V，第一步沉积时间为0.5s，第二步阶跃电位为-2V，第二步沉积时间为5s；沉积圈数为30圈；金沉积曲线如图6。沉积过后，将器件从溶液中取出，然后用超纯水进行清洗，然后放在常温下干燥5min；再将金属外壳引脚2和引脚3分别连接工作端口，重复上述步骤进行多电位阶跃法电沉积。所得沉积金的SEM图如图7所示，从图7可以看出：铝微电极阵列表面上沉积上了金的粒子。
实施例3 聚丙烯酰胺-多巴胺修饰微电极阵列的制备方法
称取0.37275g的KCl粉末放入100mL容量瓶中，加入超纯水将其溶解，定容，配制浓度为0.05mol/L的KCl水溶液；
取20mg的SiO2粉末加入50mL KCl水溶液中，通过超声使SiO2粉末在KCl的水溶液分散，得到SiO2-KCl分散液；
称取0.3554g丙烯酰胺加入50mL容量瓶中，再称取0.0076g的多巴胺加入50mL容量瓶，在容量瓶中加入配制好的SiO2-KCl分散液，定容，得到浓度为10-3mol/L聚丙烯酰胺和多巴胺的混合溶液。
将所述叉指型铝微电极阵列置于金属外壳的内底部中央区域，将金属外壳的引脚1连接工作电极端口，铂丝电极连接对电极端口，饱和甘汞电极连接参比电极端口，构成三电极体系，***上述浓度为10-3mol/L聚丙烯酰胺和多巴胺的混合溶液中，打开电化学工作站，启动多电位阶跃法，第一步阶跃电位为2V，第一步沉积时间为1s，第二步阶跃电位为-0.2V，第二步沉积时间为0.2s；沉积圈数为30圈。聚丙烯酰胺-多巴胺沉积曲线如图8所示。沉积过后，将金属外壳从混合溶液中取出，然后用超纯水进行清洗，然后放在常温下干燥5min。再将金属外壳的引脚2和引脚3分别作为工作电极，重复上述步骤进行电沉积。所得多巴胺-丙烯酰胺的沉积效果的SEM如图9，从图9可以看出：铝微电极阵列表面上沉积了一层聚丙烯酰胺-多巴胺混合膜。
实施例4 铂修饰微电极阵列的制备方法
称取0.2589g的氯铂酸加入到25mL容量瓶，再用pH值为7的PBS缓冲溶液稀释定容，配制成浓度为0.02mol/L的氯铂酸溶液。
将叉指型铝微电极阵列放入金属外壳的内底部中央区域，打开电化学工作站，启动多电位阶跃法，首先将金属外壳的引脚1连接工作电极端口，铂丝电极连接对电极端口，饱和甘汞电极连接参比电极端口，构成三电极体系，***浓度为0.02mol/L的氯铂酸溶液中，第一步阶跃电位为-0.2V，第一步沉积时间为0.5s，第二步阶跃电位为-2V，第二步沉积时间为5s；沉积圈数为20圈，沉积曲线如图10。沉积过后，将金属外壳从溶液中取出，然后用超纯水进行清洗，然后放在常温下干燥5min。再将金属外壳的引脚2和引脚3分别作为工作电极，重复上述步骤进行多电位阶跃法电沉积。所得铂沉积效果的SEM如图11。
实施例5 多巴胺的检测
第一部分多巴胺传感器的制备
配制铂沉积溶液
称取0.0038g多巴胺配制25mL浓度为10-3mol/L的多巴胺溶液，取2.5mL浓度为10- 3mol/L的多巴胺溶液，再称取0.2589g的氯铂酸加入到25mL容量瓶，再用pH值为7的PBS缓冲液溶液稀释定容，待全部溶解，得到铂沉积溶液；
铂-多巴胺修饰铝微电极阵列的制备
将叉指型铝微电极阵列置于技术外壳的内底部中央区域，将金属外壳的引脚2连接在工作端口，铂丝电极连接对电极端口，饱和甘汞电极连接参比电极端口，构成三电极体系，***铂沉积溶液中，连接电化学工作站。采用多电位阶跃法进行电沉积，第一步阶跃电位为-0.2V，第一步沉积时间为0.5s，第二步阶跃电位为-2V，第二步沉积时间为5s；沉积圈数为20圈。沉积过后，将器件从溶液中取出，然后用超纯水进行冲洗，然后放在常温下干燥5min，图12为铂-多巴胺沉积效果图，比较图11和图12可以看出：铂修饰电极时加入多巴胺的聚合效果更好。
配制金沉积溶液
称取0.0038g多巴胺配制25mL浓度为10-3mol/L的多巴胺溶液，取2.5mL浓度为10- 3mol/L的多巴胺溶液，再称取0.0084g的四氯金酸加入到25mL容量瓶，再用pH值为7的PBS缓冲溶液稀释定容，待全部溶解，配制成浓度为10-3mol/L的四氯金酸溶液作为金沉积溶液。
金-多巴胺修饰铝微电极阵列的制备
将所述叉指型铝微电极阵列置于金属外壳的内底部中央区域，将金属外壳的引脚1连接至工作电极端口，铂丝电极连接对电极端口，饱和甘汞电极(SCE)连接参比电极端口，构成三电极体系，***金沉积溶液中，采用多电位阶跃法进行电沉积。第一步阶跃电位为-0.2V，第一步沉积时间为0.5s；第二步阶跃电位为-2V，第二步沉积时间为5s；沉积圈数为30圈。沉积过后，将器件从溶液中取出，然后用超纯水进行冲洗，然后放在常温下干燥5min。
配制聚丙酰胺-多巴胺修饰溶液
称取0.37275g的KCl粉末放入100mL容量瓶中，加入超纯水将其溶解，定容，得到浓度为0.05mol/L的KCl的水溶液；取20mg的SiO2粉末加入KCl的水溶液中，通过超声使SiO2粉末在KCl的水溶液分散，得到SiO2-KCl分散液。称取0.3554g丙烯酰胺加入50mL容量瓶中，再称取0.0076g的多巴胺加入50mL容量瓶，在容量瓶中加入配制好的SiO2-KCl分散液，定容，得到浓度为10-3mol/L聚丙烯酰胺和多巴胺的混合溶液，待全部溶解，避光保存，作为聚丙酰胺-多巴胺修饰溶液。
聚丙烯酰胺多巴胺修饰铝微电极阵列的制备
将所述叉指型铝微电极阵列置于金属外壳的中央区域，将金属外壳的引脚3连接至工作电极端口，铂丝电极连接对电极端口，饱和甘汞电极连接参比电极端口，构成三电极体系，***聚丙酰胺-多巴胺修饰溶液中。采用多电位阶跃法进行电沉积，第一步阶跃电位为2V，第一步沉积时间为1s；第二步阶跃电位为-0.2V，第二步沉积时间为0.2s；沉积圈数为60圈；沉积过后，将金属外壳从聚丙酰胺修饰溶液中取出，然后用超纯水进行冲洗，然后放在常温下干燥5min，得到聚丙烯酰胺-多巴胺修饰铝微电极阵列。
铂-多巴胺修饰微电极阵列作为对电极，金-多巴胺修饰微电极阵列作为参比电极，聚丙烯酰胺-多巴胺修饰微电极阵列作为工作电极，构成三电极体系。三电极体系放入金属外壳的内底部中央区域，金属外壳的四个引脚插到测试盒的四个小孔中，测试盒的金属柱上对应的连接电化学工作站的对电极端、参比电极端以及工作端口鳄鱼夹。在该传感器的芯片区域(叉指型铝微电极阵列区域)滴加8μL的0.1mol/L的pH为6的PBS缓冲溶液。启动电化学工作站，使用差分脉冲伏安法(DPV)，低电位设置为-0.2V，高电位设置为0.8V，振幅设置为50mV，进行检测，结果为DPV在0.2～0.3出现了峰值；说明工作电极上吸附了多巴胺。
分子印迹工作电极的制备
对多巴胺进行脱附清洗：
将酒精和水按体积比1：1混合得到乙醇水溶液；
铂-多巴胺修饰微电极阵列作为对电极，金-多巴胺修饰微电极阵列作为参比电极，聚丙烯酰胺-多巴胺饰微电极阵列作为工作电极，构成三电极体系。三电极体系放入金属外壳的内底部中央区域，金属外壳的四个引脚插到测试盒的四个小孔中，测试盒的金属柱上对应的连接电化学工作站的对电极端、参比电极端以及工作端口鳄鱼夹；将乙醇水溶液滴加在叉指型铝微电极阵列上，启动电化学工作站，使用时间-电流曲线法，所述时间-电流曲线法的参数包括：低电位为-0.2V，清洗圈数为50圈，然后用超纯水进行冲洗，在室温干燥10min，脱附待测物分子，制备出分子印迹传感芯片，即制备完成叉指型微电极阵列电化学传感器，待用于检测多巴胺。
第二部分不同浓度多巴胺的检测
配制不同浓度的多巴胺溶液
称取0.0038g多巴胺放入25mL中，用0.1mol/L的pH值为7的PBS缓冲溶液将多巴胺溶解，定容，配制10-3mol/L的多巴胺母液；
量取100μL的待测物母液加入到10mL容量瓶中，用相应pH值的PBS稀释成10-5mol/L的待测物溶液；
量取300μL的待测物母液加入到10mL容量瓶中，用相应pH值的PBS稀释成3×10- 5mol/L的待测物溶液；
量取500μL的待测物母液加入到10mL容量瓶中，用相应pH值的PBS稀释成5×10- 5mol/L的待测物溶液；
量取700μL的待测物母液加入到10mL容量瓶中，用相应pH值的PBS稀释成7×10- 5mol/L的待测物溶液；
制备浓度为0.1μmol/L的赖氨酸作为对比；
以pH值为7的PBS缓冲溶液作为参照。
铂-多巴胺修饰的微电极阵列作为对电极，金-多巴胺修饰微电极阵列作为参比电极，多巴胺印迹的聚丙烯酰胺修饰微电极阵列作为工作电极，构成三电极体系。***测试盒里，连接电化学工作站上对应的三个端口。
在传感芯片上滴加8μL的多巴胺母液；启动电化学工作站，采用DPV法，低电位设置为-0.2V，高电位设置为0.8V，进行检测。
检测完毕后，用超纯水冲洗传感器芯片部分，重复上述步骤测试下一个样品。
图13为多巴胺样品、赖氨酸样品和PBS缓冲溶液的DPV曲线，从图13可以看出：随着多巴胺浓度的不断增加，DPV的峰值是不断增大的。PBS和赖氨酸的DPV在0.2～0.3是没有峰的，所以可以看出该传感器对不同浓度的多巴胺的响应是不同的。
在DPV曲线的峰电流与标准样品的浓度之间建立线性回归方程后，用于检测实际样品。所述回归方程为：y＝4.21659+0.4012x，其中x为多巴胺浓度，y为电流。
本发明提供的叉指型微电极阵列传感器对多巴胺的检测下限为0.003μmol/L。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种叉指型微电极阵列电化学传感器，其特征在于，包括叉指型铝微电极阵列，所述叉指型铝微电极阵列由三组铝微电极阵列以叉指方式组合而成，分别为第一铝微电极阵列、第二铝微电极阵列和第三铝微电极阵列；每组铝微电极阵列为一个电极，三组铝微电极阵列构成包括工作电极、对电极和参比电极三电极体系。
2.根据权利要求1所述的叉指型微电极阵列电化学传感器，其特征在于，所述第一铝微电极阵列包括第一主干和位于第一主干一侧的第一梳状阵列；所述第二铝微电极阵列包括第二主干和位于第二主干两侧的第二梳状阵列，所述第三铝微电极阵列包括第三主干和位于所述第三主干一侧的第三梳状阵列；所述第二主干两侧的第二梳状阵列分别与第一主干一侧的第一梳状阵列和第三主干一侧的第三梳状阵列呈叉指型。
3.根据权利要求1所述的叉指型微电极阵列电化学传感器，其特征在于，所述对电极为铂修饰一组铝微电极阵列，所述参比电极为金修饰一组铝微电极阵列，所述工作电极为待测物分子印迹聚合物修饰一组铝微电极阵列。
4.根据权利要求1所述的叉指型微电极阵列电化学传感器，其特征在于，所述对电极为铂和助沉积剂修饰一组铝微电极阵列，所述参比电极为金和助沉积剂修饰一组铝微电极阵列，所述工作电极为待测物质分子印迹聚合物修饰一组铝微电极阵列。
5.根据权利要求3或4所述的叉指型微电极阵列电化学传感器，其特征在于，所述待测物质为赖氨酸、葡萄糖或多巴胺。
6.根据权利要求4所述的叉指型微电极阵列电化学传感器电化学传感器，其特征在于，所述助沉积剂为多巴胺。
7.根据权利要求1或2或3或4或6所述的叉指型微电极阵列电化学传感器，其特征在于，所述电化学传感器还包括金属外壳，与所述金属外壳匹配的掀盖式盖子；所述金属外壳的外底部设置有四个引脚；所述叉指型铝微电极阵列置于所述金属外壳的内底部中央区域；所述四个引脚中的三个通过导线分别与所述叉指型铝微电极阵列的三组铝微电极阵列相连。
8.权利要求3～7任一项所述的叉指型微电极阵列电化学传感器的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
在基板上溅射铝膜，在所述铝膜上进行光刻，得到叉指型铝微电极阵列；
在所述叉指型铝微电极阵列的三组铝微电极阵列上分别沉积对电极材质、参比电极材质和和工作电极材质，得到所述叉指型微电极阵列电化学传感器。
9.权利要求1～7任一项所述的叉指型微电极阵列电化学传感器或权利要求8所述的制备方法得到的叉指型微电极阵列电化学传感器在分子检测领域中的应用。
10.一种权利要求7所述叉指型微电极阵列电化学传感器的专用测试盒，其特征在于，包括长方体塑料本体，所述长方体塑料本体的一个面上钻有四个小洞，所述小洞的位置和尺寸分别与所述叉指型微电极阵列电化学传感器的四个引脚的位置和尺寸相对应；所述小洞的洞底部垫入铜片并采用螺丝引出了接线柱；所述长方体塑料本体的材质为聚四氟乙烯。
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