pH传感电极及其制备方法以及电化学传感器技术

本发明专利技术提出了一种pH传感电极及其制备方法以及电化学检测器，该pH传感电极包括玻璃毛细管和电化学探针，其中，玻璃毛细管的一端为尖端，玻璃毛细管的两端均设有开口，玻璃毛细管内设有电解液，尖端的开口直径小于玻璃毛细管另一端的开口直径；电化学探针设在玻璃毛细管具有尖端的一侧，电化学探针为BSA水凝胶，BSA水凝胶具有交联网状结构。由此，该pH传感电极具有很好的抗蛋白污染性能，以及对氢离子浓度的高时空分辨率的传感能力，具有优异的专一性、稳定性、可逆性，可以准确和灵敏地实现活体脑内pH传感，活体水平具有很好的稳定性。活体水平具有很好的稳定性。活体水平具有很好的稳定性。

【技术实现步骤摘要】
pH传感电极及其制备方法以及电化学传感器


[0001]本专利技术涉及活体原位电分析化学领域，具体地，涉及pH传感电极及其制备方法以及电化学传感器。

技术介绍

[0002]大脑是人体中最精密，最复杂的器官，参与感觉、认知、运动、语言和情感等生命活动，揭示脑内神经现象的化学本质是现代科学的主要目标和重要前沿之一。对脑功能的研究也有助于理解人类认知，情感等复杂生理过程的本质，以及神经系统疾病的形成和发展规律。脑神经信号的传递以及代谢过程都离不开化学物质的参与。因此,针对脑内神经递质、调质、能量代谢物质、自由基、离子等诸多神经化学物质开展脑神经分析化学研究,对于探索和认识神经生理、病理的分子机制,都具有极其重要的意义。
[0003]酸碱平衡和pH调节对于正常的组织代谢和生理机能至关重要，并且脑组织的pH在许多疾病状态下会发生变化。在过去几十年，对脑内pH变化的检测技术已经取得了一些突破，例如核磁共振、荧光、表面增强拉曼散射、和电化学方法。但由于缺乏准确的原位分析技术，局部pH值波动与脑部疾病之间的关系尚未得到广泛研究。目前最常用的活体原位测量pH值的方法是基于传统微电极的电化学测定，虽然具有高空间分辨率、简单性和高灵敏度，但在实际检测的过程中依旧面临着选择性、抗污染等问题。因此非常有必要发展一种简易、高效、抗污染、高灵敏度的活体原位pH传感的方法。
[0004]原位电化学方法作为一种具有高时空分辨率的活体原位传感方法具有较大的优势。经典的电化学分析方法是利用超微电极原位植入用于电活性神经递质或神经调质的检测，但对于一些非电化学活性物质，存在着一定的挑战。近年来，微纳米孔技术得到了大力发展，基于离子电流整流的传感技术实现了单细胞、活体层次化学物质的检测。然而基于这种限域微米孔内离子传输调控的分析方法，特别是对于活体层次会受到传感界面蛋白污染的限制。

技术实现思路

[0005]本专利技术旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本专利技术的一个目的在于提出一种pH传感电极及其制备方法以及电化学传感器，该pH传感电极具有很好的抗蛋白污染性能，pH传感电极的传感界面为原位聚合的BSA水凝胶，不需要经过氧化还原反应过程即可实现对氢离子浓度水平的检测，具有高时空分辨率的传感能力，具有优异的专一性、稳定性、可逆性，可以准确和灵敏地实现活体脑内pH传感，活体水平具有很好的稳定性。
[0006]在本专利技术的一个方面，提出了一种pH传感电极，包括玻璃毛细管，所述玻璃毛细管的一端为尖端，所述玻璃毛细管的两端均设有开口，所述玻璃毛细管内设有电解液，所述尖端的开口直径小于所述玻璃毛细管另一端的开口直径；电化学探针，所述电化学探针设在所述玻璃毛细管具有所述尖端的一侧，所述电化学探针为BSA水凝胶，所述BSA水凝胶具有
交联网状结构。
[0007]根据本专利技术的一些实施例，所述交联网状结构的孔径为10～30纳米。
[0008]根据本专利技术的一些实施例，所述BSA水凝胶包括牛血清白蛋白、戊二醛和水。
[0009]根据本专利技术的一些实施例，在所述BSA水凝胶中，所述牛血清白蛋白、所述戊二醛和所述水的质量比为(5～20)：(5～10)：100。
[0010]根据本专利技术的一些实施例，所述电化学探针的长度为10～100微米。
[0011]根据本专利技术的一些实施例，所述电化学探针与所述玻璃毛细管通过化学键结合。
[0012]根据本专利技术的一些实施例，所述尖端开口的直径为3～5微米。
[0013]在本专利技术的另一个方面，提出了一种制备上述pH传感电极的方法，包括提供两端开口的玻璃毛细管，所述玻璃毛细管的一端为尖端，所述尖端的开口直径小于所述玻璃毛细管另一端的开口直径；将所述玻璃毛细管的所述尖端浸入到BSA水凝胶中，使所述BSA水凝胶填充所述玻璃毛细管具有所述尖端的一侧，聚合，以形成电化学探针；在所述玻璃毛细管内加入电解液，以获得所述pH传感电极。由此，该方法制备的pH传感电极具有很好的抗蛋白污染性能，以及对氢离子浓度的高时空分辨率的传感能力，具有优异的专一性、稳定性、可逆性，可以更为灵敏地实现脑内pH变化水平的实时监测而且活体水平检测时具有很好的稳定性。
[0014]在本专利技术的又一个方面，提出了一种电化学检测器，包括前述的pH传感电极，由此，该电化学检测器具有前述的pH传感电极的全部特征以及优点，在此不再赘述，总的来说，至少具有抗蛋白污染能力好、稳定性好等优点。
[0015]根据本专利技术的一些实施例，所述电解液为NaCl溶液。
[0016]根据本专利技术的一些实施例，所述工作电极与所述参比电极为Ag/AgCl电极。
附图说明
[0017]本专利技术的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
[0018]图1显示了本专利技术一个实施例的pH传感电极的结构示意图；
[0019]图2显示了本专利技术一个实施例的pH传感电极制备方法流程示意图；
[0020]图3a显示了本专利技术实施例1制备的pH传感电极的尖端结构示意图；
[0021]图3b显示了本专利技术实施例1制备的pH传感电极BSA水凝胶预聚液的SEM图；
[0022]图4a显示了本专利技术实施例1制备的pH传感电极的循环伏安测试图；
[0023]图4b显示了本专利技术实施例1制备的pH传感电极的循环伏安测试图；
[0024]图5a显示了本专利技术实施例1制备的pH传感电极的抗蛋白污染性能测试图；
[0025]图5b显示了本专利技术实施例1制备的pH传感电极的抗蛋白污染性能测试图；
[0026]图6a显示了本专利技术实施例1制备的pH传感电极的抗蛋白污染性能测试图；
[0027]图6b显示了本专利技术实施例1制备的pH传感电极的抗蛋白污染性能测试图；
[0028]图7a显示了本专利技术实施例1制备的pH传感电极的传感性能测试图；
[0029]图7b显示了本专利技术实施例1制备的pH传感电极的传感性能测试图；
[0030]图7c显示了本专利技术实施例1制备的pH传感电极的传感性能测试图；
[0031]图8显示了本专利技术实施例1制备的pH传感电极的重复性测试图；
[0032]图9显示了本专利技术实施例1制备的pH传感电极的可逆性测试图；
[0033]图10显示了本专利技术实施例1制备的pH传感电极的抗干扰性能测试图；
[0034]图11显示了本专利技术实施例1制备的pH传感电极的活体性能测试图；
[0035]图12显示了本专利技术实施例1制备的pH传感电极的活体性能测试图。
[0036]附图标记：
[0037]100：pH传感电极；110：尖端；120：电解液；130：电化学探针。
具体实施方式
[0038]下面详细描述本专利技术的实施例。下面描述的实施例是示例性的，仅用于解释本专利技术，而不能理解为对本专利技术的限制。实施例中未注明具体技术或条件的，按照本领域内的文献所描述的技术或条件或者按照产品本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种pH传感电极，其特征在于，包括：玻璃毛细管，所述玻璃毛细管的一端为尖端，所述玻璃毛细管的两端均设有开口，所述玻璃毛细管内设有电解液，所述尖端的开口直径小于所述玻璃毛细管另一端的开口直径；电化学探针，所述电化学探针设在所述玻璃毛细管具有所述尖端的一侧，所述电化学探针为BSA水凝胶，所述BSA水凝胶具有交联网状结构。2.根据权利要求1所述的pH传感电极，其特征在于，所述交联网状结构的孔径为10～30纳米。3.根据权利要求1所述的pH传感电极，其特征在于，所述BSA水凝胶包括牛血清白蛋白、戊二醛和水。4.根据权利要求3所述的pH传感电极，其特征在于，在所述BSA水凝胶中，所述牛血清白蛋白、所述戊二醛和所述水的质量比为(5～20)：(5～10)：100。5.根据权利要求1～4任一项所述的pH传感电极，其特征在于，所述电化学探针的长度为10～100微米。6.根据权利要求5所述的pH传感电极，其特征在于，所述电化学探针与所述玻璃毛细管通过化学键结合。7.根据权利要求6所述的pH传感电极，其特征在于，所述尖端...

【专利技术属性】
技术研发人员：于萍，郭广国，马文杰，
申请(专利权)人：中国科学院化学研究所，
类型：发明
国别省市：