[发明专利]基于液态金属的玻璃微管电极及其制备方法

说明书

本发明提供一种基于液态金属的玻璃微管电极及其制备方法，包括超细玻璃管(1)、液态金属(2)、封装胶(3)和连接导线(4)；超细玻璃管(1)呈圆锥形，其尖端内径为1‑5微米，另一端内径为1‑2mm；超细玻璃管(1)内部灌注液态金属(2)；在超细玻璃管(1)的较粗端填充封装胶(3)；在封装胶(3)内插入一根连接导线(4)，一端与液态金属接触，另一端伸出超细玻璃管外，与检测仪器相连。本发明提供的玻璃微管电极相比于传统的玻璃微电极具有更平滑的电极表面和更低的电阻抗特性，且电化学性质稳定。其制备工艺更加简单，成本更为低廉，可控性更好。进一步可将多根毛细玻璃管组合成微管电极阵列，实现对多个位点的生理信号检测和电刺激。

技术领域

本发明涉及医用材料领域，具体地说，涉及一种基于液态金属的玻璃微管电极及其制备方法。

背景技术

微电极是一种常用的医用传感器件，在生物电生理研究、生物医学检测和生物医学电刺激等领域有着广泛的应用。微电极具有微纳米级别的精细结构，可以测量单个细胞或组织深部的电位。常用的微电极包括金属微电极和玻璃微电极两类，其电学性质和制备工艺有所不同。

金属微电极一般是高强度的金属细针，表面使用有机材料进行绝缘处理，但这种微电极的几何形状与绝缘状态难以保持一致，而且在传统的制作过程中需要人工用刀片将镀过绝缘层的电极尖端切开，导致电极表面不光滑，使得测量结果存在误差，此外金属微电极的制作工艺复杂，成本高、耗时长。玻璃微电极是用硬质毛细管拉制而成，用于测量细胞内静息电位和动作电位时，其尖端需小于0.5μm；用于测量细胞外活性区域非活性点电位时，其尖端可为1～5μm。通常在玻璃微电极的尖端灌注电解液作为电极材料，但需要使用绝缘漆或环氧树脂进行胶封，而环氧树脂在溶液中的渗漏现象会造成检测过程中噪音信号的出现，使检测灵敏度大大降低。在有些玻璃微电极中插入超细的金属丝替代电解液作为电极材料，但是这种超细金属丝的加工工艺要求较高，电极尖端的金属截面形状不规则同样会导致测量结果的误差，而且贵金属电极丝的成本较高。

一般的金属材料往往具有很高的熔点，而有些金属材料，如汞在常温下保持液体形态。与汞类似，一些镓基合金、铟基合金和铋基合金具有较低的熔点和较宽的液态温度范围，而且化学性质稳定。近年来镓铟合金的研究得到广泛开展，相关的实验表明金属镓不能溶解于水中，不易通过皮肤被吸收，对细胞具有较低的细胞毒性。液态金属同时具有金属的导电性、导热性和放射成像能力以及液体所具有的流动性和顺应性。这些特点使得液态金属可以作为电极材料用于玻璃微管电极的制备。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于液态金属的玻璃微管电极及其制备方法。

本发明的另一目的是提供由所述玻璃微管电极制备的玻璃微管电极阵列。

为了实现本发明目的，本发明提供的基于液态金属的玻璃微管电极，包括超细玻璃管1、液态金属2、封装胶3和连接导线4；所述超细玻璃管1呈圆锥形，其尖端内径为1-5微米，另一端内径为1-2mm；所述超细玻璃管1内部灌注液态金属2；在超细玻璃管1的较粗一端填充封装胶3；在封装胶3内插入一根连接导线4，一端与液态金属接触，另一端伸出超细玻璃管外，用于与检测仪器相连。

所述液态金属是在常温下保持液态的一类金属或合金材料，包括镓基合金、铟基合金、铋基合金等；或者，所述液态金属是金属表面经过修饰的合金材料，所述修饰包括氧化或电镀处理。

不同的含量配比可以得到不同熔点和导电性能的液态金属合金，如镓铟合金、镓铟锡合金或铋铟锡合金等。

优选地，所述液态金属是由镓和铟按75.5：24.5的质量比组成的镓铟合金，所述镓铟合金的熔点为10.35℃。

本发明所用封装胶包括环氧树脂或硅橡胶等。

本发明还提供所述玻璃微管电极的制备方法，包括以下步骤：

1)取一根内径为1-2mm的毛细玻璃管，将液态金属注射进毛细玻璃管内；