一种电化学传感器用电极及其制备方法和应用、电化学传感器及其制备方法

本发明涉及电化学传感器，尤其涉及一种电化学传感器用电极及其制备方法和应用、电化学传感器及其制备方法。

背景技术：

1、病毒可引起严重的疾病，包括狂犬病、登革热、肝炎、埃博拉、艾滋病、禽流感、sars和中东呼吸综合症等。病毒载量可对疾病的严重程度产生很大影响。除急性疾病外，一些病毒，如乙型肝炎和丙型肝炎，也可导致慢性感染或癌症。病毒通过受感染的携带者传播、接触受污染的表面以及暴露于雾化的病毒颗粒。目前，病毒感染占全球每年死亡人数的1/3。现实情况表明，若能快速、准确、便携的对传染病进行早起诊断和及时治疗，可有效控制疾病传染，降低死亡率。

2、目前，临床多用酶联免疫吸附测定、化学发光免疫检测、核酸扩增检测等方法，这些技术对诊断、预防和治疗几种传染病做出了重大贡献。然而，这些技术也有几个缺点，包括耗时、昂贵、需要先进的分析硬件以及需要专业人员。因此，有必要开发快速、低成本的病毒检测传感平台。光学和电化学检测方法已被用于病毒检测，其中常用的电化学传感方法主要有电位法、计时电流法、伏安法和电化学阻抗谱法。与光学方法相比，电化学方法可以提供更灵敏的结果。电化学传感器灵敏度高，具有出色的可重复性、准确性和小型化为非常微小的设备形式的能力，可以用作即时检测和需求电检测设备。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种电化学传感器用电极及其制备方法和应用、电化学传感器及其制备方法。所述电化学传感器用电极具有较高的电流响应性能，可以进一步提高电化学传感器的检测性能。

2、为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

3、本发明提供了一种电化学传感器用电极，所述电化学传感器用电极包括参比电极、工作电极和对电极；

4、所述对电极位于所述电化学传感器用电极的中心位置；

5、所述工作电极包括第一工作电极、第二工作电极、第三工作电极和第四工作电极；所述第一工作电极、第二工作电极、第三工作电极和第四工作电极位于所述对电极的四周；

6、所述参比电极包括第一参比电极和第二参比电极；所述第一参比电极位于所述第一工作电极和第二工作电极之间，所述第二参比电极位于所述第三工作电极和第四工作电极之间。

7、优选的，所述参比电极的制备原料为银/氯化银油墨；

8、所述工作电极和对电极的制备原料均为碳油墨。

9、优选的，所述碳油墨包括松油醇、羟乙基纤维素和碳纳米管；

10、所述松油醇、羟乙基纤维素和碳纳米管的质量比为10～20：1～5：1～5。

11、本发明还提供了上述技术方案所述电化学传感器用电极的制备方法，包括以下步骤：

12、采用丝网印刷，按照上述技术方案所述电化学传感器用电极所述结构分别印刷参比电极、工作电极和对电极后，进行等离子体活化，得到所述电化学传感器用电极。

13、优选的，所述等离子体活化的功率为50～200w，时间为5～20min。

14、本发明还提供了上述技术方案所述电化学传感器用电极或上述技术方案所述制备方法制备得到的电化学传感器用电极在制备电化学传感器中的应用。

15、本发明还提供了一种电化学传感器的制备方法，包括以下步骤：

16、将氯金酸、mxene和硫酸溶液混合，得到电沉积液；

17、将所述电沉积液电沉积在电化学传感器用电极的工作电极上，得到aunps/spce修饰电极；

18、采用半胱氨酸的乙醇溶液在所述aunps/spce修饰电极的表面上进行第一孵育，得到aunps和l-cys自组装单分子层；

19、采用1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳酰二亚胺(edc)和n-羟基琥珀酰亚胺(nhs)的混合液在所述aunps和l-cys自组装单分子层的表面上进行第二孵育后，滴加捕获抗体进行第三孵育，滴加牛血清白蛋白溶液进行第四孵育，得到所述电化学传感器；

20、所述电化学传感器用电极为上述技术方案所述电化学传感器用电极或上述技术方案所述制备方法制备得到的电化学传感器用电极。

21、优选的，所述硫酸溶液的浓度为0.1～1mol/l；

22、所述氯金酸、mxene和硫酸溶液的质量比为20～40：1～5：900～1000；

23、所述电沉积的条件为：施加电位窗口为-0.2～+1.2v，以20mv/s的速率循环5～30圈。

24、优选的，所述第一孵育的温度为4～25℃，时间为1～3h；

25、所述第二孵育的温度为4～25℃，时间为30～120min；

26、所述第三孵育的温度为4～25℃，时间为30～120min；

27、所述第四孵育的温度为4～25℃，时间为30～120min。

28、本发明还提供了上述技术方案所述制备方法制备得到的电化学传感器。

29、本发明提供了一种电化学传感器用电极，所述电化学传感器用电极包括参比电极、工作电极和对电极；所述对电极位于所述电化学传感器用电极的中心位置；所述工作电极包括第一工作电极、第二工作电极、第三工作电极和第四工作电极；所述第一工作电极、第二工作电极、第三工作电极和第四工作电极位于所述对电极的四周；所述参比电极包括第一参比电极和第二参比电极；所述第一参比电极位于所述第一工作电极和第二工作电极之间，所述第二参比电极位于所述第三工作电极和第四工作电极之间。所述电化学传感器用电极设计了四个工作电极，可以进行四个指标的联合检测。

30、本发明还提供了上述技术方案所述电化学传感器用电极的制备方法，包括以下步骤：采用丝网印刷，按照上述技术方案所述电化学传感器用电极所述结构分别印刷参比电极、工作电极和对电极后，进行plasma活化，得到所述电化学传感器用电极。本发明采用丝网印刷方法不需要大型的仪器设备，价格便宜，适用于大规模筛查或者贫困落后地区开展检测；

31、本发明还提供了一种电化学传感器的制备方法，包括以下步骤：将氯金酸、mxene和硫酸溶液混合，得到电沉积液；将所述电沉积液电沉积在电化学传感器用电极的工作电极上，得到aunps/spce修饰电极；采用半胱氨酸的乙醇溶液在所述aunps/spce修饰电极的表面上进行第一孵育，得到aunps和l-cys自组装单分子层；采用edc和nhs的混合液在所述aunps和l-cys自组装单分子层的表面上进行第二孵育后，滴加捕获抗体进行第三孵育，滴加bsa溶液进行第四孵育，得到所述电化学传感器；所述电化学传感器用电极为上述技术方案所述电化学传感器用电极或上述技术方案所述制备方法制备得到的电化学传感器用电极。本发明采用plasma活化技术和原位金沉积的方法来提高传感器的表面积和电子传递性能，增强了传感器的灵敏度和检测限；在所述电化学传感器用电极的工作电极上孵育捕获物，进而可以检测不同的标志物，可以依据临床或者社会的现状儿进行检测指标的选择。

技术特征：

1.一种电化学传感器用电极，其特征在于，所述电化学传感器用电极包括参比电极、工作电极和对电极；

2.如权利要求1所述的电化学传感器用电极，其特征在于，所述参比电极的制备原料为银/氯化银油墨；

3.如权利要求2所述的电化学传感器用电极，其特征在于，所述碳油墨包括松油醇、羟乙基纤维素和碳纳米管；

4.如权利要求1～3任一项所述电化学传感器用电极的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

5.如权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述等离子体活化的功率为50～200w，时间为5～20min。

6.权利要求1～3任一项所述电化学传感器用电极或权利要求4或5所述制备方法制备得到的电化学传感器用电极在制备电化学传感器中的应用。

7.一种电化学传感器的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

8.如权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述硫酸溶液的浓度为0.1～1mol/l；

9.如权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述第一孵育的温度为4～25℃，时间为1～3h；

10.权利要求7～9任一项所述制备方法制备得到的电化学传感器。

技术总结
本发明涉及电化学传感器技术领域，尤其涉及一种电化学传感器用电极及其制备方法和应用、电化学传感器及其制备方法。本发明提供的电化学传感器用电极包括参比电极、工作电极和对电极；所述对电极位于所述电极的中心位置；所述工作电极包括第一工作电极、第二工作电极、第三工作电极和第四工作电极；所述第一工作电极、第二工作电极、第三工作电极和第四工作电极位于所述对电极的四周；所述参比电极包括第一参比电极和第二参比电极；所述第一参比电极位于所述第一工作电极和第二工作电极之间，所述第二参比电极位于所述第三工作电极和第四工作电极之间。所述电极具有较高的电流响应性能，可提高电化学传感器的检测性能。

技术研发人员：牟磊,刘妍,刘洋,吴晓朝,李志起
受保护的技术使用者：广州医科大学
技术研发日：
技术公布日：2024/4/17