[发明专利]纳米针电极在超高密度电化学传感分析中的应用

说明书

本发明公开了纳米针电极在超高密度电化学传感分析中的应用，在应用中，以纳米针电极阵列作为工作电极，Ag/AgCl电极作为参比电极，Pt丝作为辅助电极，采用电压转换模式使ECL体系在纳米针尖端实现局部ECL信号，利用纳米针针尖的发光强度定量超高密度电化学实验目标分子，其中，所述纳米针电极阵列的电极密度为1.6×10³～4×10³，纳米针针尖的直径为700～750nm，针尖底部的直径为1～4μm，纳米针的高度为2～8μm。本发明首次提出了具有局部ECL的纳米针电极作为超高密度阵列电化学传感用于H₂O₂、葡萄糖、乳酸和胆碱的检测，且重现性好，通过在纳米阵列电极上修饰多个氧化酶和受体，可以实现单个阵列用于复杂生物体系中数百个分子的超高密度分析。

技术领域

本发明属于化学分析领域，具体地涉及纳米针电极在超高密度电化学传感分析中的应用。

背景技术

微阵列是指将探针在固体载体上进行点样，用于并行处理和检测复杂样品中的分析物。微阵列因其具有高通量的特点已广泛应用于分子生物学和基因组学等领域。传统的微阵列每平方毫米大约50个点，平均粒径100μm，随着技术不断提升，超高密度阵列不断涌现，其定义为每平方毫米含有1000以上元素。电化学分析作为一种高灵敏、高选择性和无标记检测的方法，是阵列的主要应用方法之一。然而，由于电压和电化学信号的记录需要接触焊盘和阵列中的连接线，因此，实现超高密度电化学微阵列极具挑战。

ECL是电化学产生的中间体在电极上产生的发光，可以利用CCD进行成像。成像的发光强度表示了分子在电极上电化学反应产生的空间分布。假设ECL图像中的一个像素对应一个微电极，那么整个电极表面可以被视为具有极高密度的组装电极。在电极上施加电压只需要一个焊盘，避免了电极阵列制造的复杂性。因此，基于ECL的检测应该提供一种特定的策略来实现超高密度电化学分析。然而，在ECL过程中产生的中间体具有相对长的寿命(～微秒)和较大的扩散距离(～微米)导致相邻区域光信号的重叠，从而影响电化学定量的准确性10。因此，电极上产生局域光斑对物质进行定量对于实现超高密度ECL传感阵列是至关重要的。目前，已经开发了基于电场中的导线极化的双极电极阵列，在电极的一端产生信号以实现局部发光。据文献报道，离子追踪强调为10⁶/mm²的纳米尺寸多通道PET膜作为双极电极阵列用于H₂O₂的ECL传感分析。另外，密度大于10⁴fiber/mm²光纤束被各向异性地刻蚀并覆盖金。金的尖端裸露的部分(直径为1μm)产生局部的光信号。这两个主要的突破表明了局部ECL生产超高密度电化学传感阵列应用的可行性。进一步将电极制造成芯片并降低施加电压以避免溶液中的高电流使超高密度电化学传感用于生物样品例如细胞和组织的分析。

发明内容

发明目的：针对现有技术存在的技术问题，本发明提供了纳米针电极在超高密度电化学传感分析中的应用。

为实现上述发明目的，本发明提出了纳米针电极在超高密度电化学传感分析中的应用，在应用中，以纳米针电极阵列作为工作电极，Ag/AgCl电极作为参比电极，Pt丝作为辅助电极，采用电压转换模式使ECL体系在纳米针尖端实现局部ECL信号，利用纳米针针尖的发光强度定量超高密度电化学实验目标分子，其中，所述纳米针电极阵列的电极密度为1.6×10³～4×10³，纳米针针尖的直径为700～750nm，针尖底部的直径为1～4μm，纳米针的高度为2～8μm。

本发明适用于多种ECL体系，优选地，所述ECL体系为L012/H₂O₂体系或Ru(bpy)₃²⁺/TPA体系。