[发明专利]一种片上原位微型银氯化银参比电极及其制备方法

说明书

本发明公布了一种集成片上原位微型银氯化银参比电极以及其制备方法。该片上原位微型银氯化银参比电极包括：硅基衬底，在硅基衬底结构上生长的绝缘层，溅射的金属种子层，电化学电镀的银层，以及腐蚀得到的氯化银层，滴涂法得到的保护层涂层。本发明实现的片上原位微型银氯化银参比电极和传统微机电加工工艺方法高度兼容。和商用的银氯化银参比的电极相比，具有高度集成化，微型化，应用场景多样化等优势。在生物监测和化学传感领域，能够广泛应用于生物体内实时精准电位标定，并且植入后造成较小的植入损伤。该片上原位微型银氯化银参比电极在脑科学或生物活体监测方面具有广泛的应用价值。

技术领域

本发明涉及生物医学工程技术领域的生物传感检测电极，具体地，涉及一种片上原位微型银氯化银参比电极及其制备方法。

背景技术

随着生命科学的发展和人类对健康的认知的深入，科研工作这对生物体内部结构和元素以及分子含量的构成研究也不断加深，这对各种生物检测工具的多功能和微型化提出了新的挑战。生物检测工具的多功能集成和微型化集成依托于新兴的微机电系统技术飞速发展。工作电极具备各种离子检测功能，如H⁺、K⁺、Na⁺，或分子检测功能如多巴胺，谷氨酸等也不断被开发。同样和工作电极结合使用标定离子分子含量的参比电极在生物体物质监测中也具有重要的地位。

参比电极(RE)是电化学测量系统中必不可少的元素。电位计测定溶解离子所用的电化学电池的长期稳定性，主要取决于参比电极的电位稳定性。饱和甘汞电极(SCE)和Ag/AgCl电极是科学研究中常用的参考，因为它们能够在电流流过后立即恢复其第一平衡电位，并且在温度循环中也不会引起电位滞后。其中，Ag/AgCl参比电极主要用于生物传感器，以监测体内某些营养素的含量，因为其电极电位高度稳定，易于制造且没有细胞毒性，并且Ag/AgCl参比电极高温稳定性较好，在水中溶液度也较低。由在银表面上制造的氯化银组成的Ag/AgCl参比电极易于集成。例如，Jobst等人在Analytical Chemistry发表的工作“Thin-film microbiosensors for glucose-lactate monitoring”中，通过以Ag/AgCl为参比电极对含酶的光敏膜前体进行光图案化，从而实现了一种同时测量葡萄糖和乳酸水平的小型化设备。另外Brewer等人在“An improved approach for fabricating Ag/AgClreference electrodes”一文中，将Ag₂O热分解成直径为0.5mm的Pt线，并用其制作的Ag/AgCl参比电极，可在Harned池中测量pH，具有很高的重复性和确定性。在神经科学领域，Ag/AgCl参比电极也用于检测各种神经递质，中国科学院Cai等。为了开发一种可同时在活体动物大脑中进行L-谷氨酸和电生理记录的植入式微电极阵列，将一条分离的Ag丝与AgCl电沉积作为参比电极，该工作发表在MicrosystemsNanoengineering，题为“An implantablemicroelectrode array for simultaneous L-glutamate and electrophysiologicalrecordings in vivo”。将一条银线直接氯化用作参比电极，以检测大脑中的多巴胺水平的方法被广泛使用。显然，离散的银线作为参考会增加大脑中植入物的体积，这会导致更严重的慢性组织排斥，另一方面，开颅手术后植入生物传感器的难度也会增加。

综上所述，银氯化银参比电极在生物体物质监测方面具有不可或缺的地位，其集成化、微型化的应用需求也不断提高，尤其是在体内活体监测实验中的运用。因此亟需开发出一种微型集成片上原位银氯化银参比电极。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明提出了一种片上原位微型银氯化银参比电极及其制备方法。

本发明的第一方面，提供一种片上原位微型银氯化银参比电极，包括：

硅基衬底；

第一层绝缘层，设置于所述硅基衬底上；