[发明专利]一种TiO2纳米棒阵列薄膜电极材料的制备方法及其应用

说明书

技术领域

本发明属于微电子生物传感技术领域，涉及一种TiO₂纳米棒阵列薄膜电极材料的制备方法及其应用，特别是一种TiO₂纳米棒阵列薄膜电极材料的制备方法及在疾病特征miRNA相关电化学生物传感检测或生物传感器件的应用。 

背景技术

研究表明小分子RNA（miRNAs), 在炎症及癌变发生等病理过程中发挥关键作用。建立快速、灵敏、简便、准确的，能够满足于生命科学研究和医学及临床诊断领域的实际应用的疾病特征小分子核糖核酸(miRNA)检测方法是必须的，也是生命科学中的重要课题。目前，DNA芯片因为可以检测RNA或DNA，而被广泛应用于基因和分子生物学的研究，如大规模测量RNA表达、基因组DNA突变、基因诊断、药物基因组学和药物的检测等。而RNA芯片的研制正处于起步阶段。但无论DNA芯片还是RNA芯片技术，均需要昂贵的光学仪器和荧光显色剂，检测前需要复杂的预处理，并且仅利用荧光强度很难实现微量样品的定量测量。

电化学测试方法因其操作简便，经济快速，即时性，高灵敏性等而广泛应用于环保和生物医药监测，食品卫生监控及材料科学研究等领域。其中，电化学生物传感检测是当前关注的热点，也是电化学测试应用的重要领域。通常，电化学检测是将活性材料连接在基底电极（玻碳，金电极、玻碳电极、石墨电极、碳糊电极等）上构成检测电极实现的。对电极而言，电阻是影响测试电极性能优劣的重要参数之一，电阻要求越小越好（几十欧姆）。电极常用的粘结剂有聚乙烯醇（PVA）、萘酚（Nafion）、聚偏二氟乙烯（PVDF）和聚四氟乙烯（PTFE），其不导电子是电极电阻的主要来源；并且电极粘结剂合适用量很难把握，其用量多少直接影响电极的稳定性和使用寿命及电信号的稳定输出。也就是说，传统上用电极粘结剂连接制备检测电极，不但增大了电极本身的电阻，而且增大了制备工艺的难度和繁杂性。

另外，活性也是影响测试电极性能优劣的重要的参数之一，一般要求活性越高越好。二氧化钛是一种具有良好的化学特性，电子、光电和光伏特性的多功能材料。其中，二氧化钛最重要的用途之一是作为传感活性材料，通常制备成薄膜器件，应用于传感器。功能二氧化钛薄膜一般是利用二氧化钛纳米颗粒的表面效应，所以，人们采用了很多方法制备多孔二氧化钛薄膜，如溶胶－凝胶法，有机化学气相沉积法，脉冲激光沉积法等，并取得了较好的实验结果。然而，这些方法有的必须采用昂贵的设备，有的需要精密控制，得到的薄膜孔径难以均匀一致，并且，在许多情况下，由于与衬底相连的部分密度大，气孔率低，会严重影响其物理性能或催化传感活性。

发明内容

本发明的目的是针对以上不足，提出一种TiO₂纳米棒阵列薄膜电极材料的制备方法，通过常温常压酸蚀法在钛片上覆有TiO₂纳米棒阵列薄膜， 

本发明TiO₂纳米棒阵列薄膜电极材料的制备方法是:

常温常压条件下，将纯钛片在浓度为8～10mol/L的HCl溶液或H₂SO₄溶液中浸泡12～24h，反应完毕后，用去离子水清洗，洗至PH值为7，70～110℃干燥，400～600℃煅烧1～2h，使得纯钛片的表面覆有TiO₂纳米棒阵列薄膜，该覆有TiO₂纳米棒阵列薄膜的钛片即为TiO₂纳米棒阵列薄膜电极材料。

本发明的另一个目的是提供上述TiO₂纳米棒阵列薄膜电极材料在疾病特征miRNA相关电化学生物传感检测或生物传感器件的应用，用这种覆有TiO₂纳米棒阵列薄膜的钛片直接作为电极，经表面改性成单链探针DNA或RNA修饰的TiO₂纳米棒阵列薄膜传感检测电极，以pH=7.4的模拟体液磷酸缓冲溶液（PBS缓冲液）为电解质溶液，利用电化学技术手段，实现疾病特征的miRNA电化学生物传感检测。具体是：

步骤(1).将TiO₂纳米棒阵列薄膜电极材料直接作为电极，通过胺基或硅烷基或羧基或异硫氰基有机分子官能团，与单链探针DNA或RNA连接，形成核酸探针修饰的TiO₂纳米棒阵列薄膜传感检测电极。