[发明专利]磁性多孔化学电极的制备方法

说明书

一、技术领域

本发明属于生物传感器制备技术领域，特别涉及一种磁性多孔化学电极的制 备方法。

二、背景技术

现有技术：电化学生物传感器是一类将生物大分子之间的特异性结合直接或 间接地转化为可检测电信号的传感器。碳糊电极的研究始于20世纪八十年代， 并一度引起人们的高度关注，因为其制作方法特别简单而成本特别低廉，被认为 是制备和使用一次性电极的理想方法。但随着研究的不断深入，人们也发现此类 电极存在着结果重现性差和不宜长期保存的缺点，妨碍了在生物分析中的实际应 用。究其原因，可能主要有：(1)电极制备的每一个过程并非完全重复和定量进 行，而且电极表面性质(比表面积、吸附活性位点多少等)也不高度一致；(2)粘 接剂(石蜡油等)的挥发干沽导致电极体相不严实而失效。传统碳糊电极结果重 现性差和不宜长期保存的缺点，上述缺点妨碍了在分析中的实际应用。虽然对电 极进行各种改性与修饰的报道不少，例如采用环氧树脂或导电胶等作为粘接剂， 得到的电极体相性质整体优于石蜡油作为粘接剂获得的结果，但并不能从根本上 解决存在的问题。

三、发明内容

技术问题：本发明针对上述技术缺陷，提供利用结合功能化的纳米磁性颗 粒，制备“磁性多孔类碳糊电极”的方法，此电极不仅具有“多孔类碳糊电极”的特 性，还具有磁性材料的高效富集性能，可以迅速捕获溶液中通过磁性纳米颗粒富 集的靶标物质，然后测定电极上的电化学行为，可以快速有效高灵敏高选择性地 检测出靶标物质。

技术方案：本发明的技术解决方案为：一种磁性多孔化学电极的制备方法， 制备步骤为：将中空玻璃管洗净，将聚合物前躯体、石墨粉填料、磁粉与微球模 板以质量比1-5∶1-6∶1-8∶1-10充分均匀混合调成糊状，然后将所得碳糊混合物 填入玻璃管内，压实，管中央插入一根铜导线，将电极在室温下浸泡在铁离子浓 度为0.1mol/L～1.5mol/L的引发剂溶液中，使填充在玻璃管内的糊状混合物发生 整体聚合，最后，将电极放入搅拌的抽提剂中抽提除去微球模板，得到磁性多孔 化学电极。

所述前躯体、填料、磁粉与微球模板的质量比为2∶2∶1∶3。微球模板含量 过低，抽提后电极表面孔较少，比表面不够大，微球模板含量过高，抽提后电极 表面的孔径很不均匀，容易出现大块空洞；磁粉含量过少，电极磁性较弱，不能 有效的富集磁珠，磁粉含量过高，电极的导电性能和比表面均会减小。

所述聚合物前躯体为吡咯、噻吩或苯胺以及吡咯的衍生物(2-吡咯甲醛和吡 咯-2-羧酸)。

所述引发剂中所含铁离子为Fe³⁺。

所述引发剂为三氯化铁或硫酸铁。

所述微球模板为粒径为2～5μm聚甲基丙烯酸甲酯微球模板，抽提剂为甲苯或 丙酮。

所述微球模板为粒径为2～5μm碳酸钙微球模板，抽提剂为稀盐酸。

所述去除微球模板时抽提剂的温度为2℃～37℃。

一、磁性多孔化学电极的制备

(1)导电聚合物在聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)微球模板下的一体化聚合

将优化配比的前驱体、PMMA微球、磁粉和填料的混合物填入一定内径的玻 璃管内，插入金属导线，然后浸泡在含有引发剂的溶液中，使填充在玻璃管内的 混合物整体聚合。

(2)聚合后PMMA微球模板抽提

整体聚合完成后，需要PMMA微球模板抽提干净，同时在抽提完模板剂后 还应使电极保持完好的整体多孔结构。

二、磁性纳米Fe₃O₄颗粒的制备以及功能化

(1)磁性纳米Fe₃O₄颗粒的制备

采用化学共沉淀法制备磁性四氧化三铁纳米颗粒。其原理是将二价铁盐和三 价铁盐溶液按一定比例混合，将碱性溶液快速加入至上述铁盐混合溶液中，搅 拌、反应一段时间即得纳米磁性Fe₃O₄粒子，粒径控制在25±5nm左右的球形 Fe₃O₄磁性颗粒。

(2)磁性纳米Fe₃O₄颗粒功能化