[发明专利]使用电化学的原位控制的金属溶解

说明书

本发明属于适合生物传感应用的金属溶解领域。本发明涉及使用卤化物生物化学用于金属颗粒的电化学控制的降解的方法和装置，其允许原位控制并且适合分析物检测和量化。

发明领域

本发明属于适合生物传感应用的金属溶解领域。本发明涉及使用卤化物生物化学以溶解金属颗粒的装置和方法，其允许原位控制并且适合分析物检测和量化。

发明背景

本发明包括用电化学控制的反应降解金属而不直接将其连接到电路的新方法。降解金属的传统方法包括通过直接施加电位/电流并因此直接驱动电化学溶解反应而在溶液中降解。供选择地，可通过添加蚀刻溶液如酸或KI/I₂溶液来降解金属。本发明能够使不直接通过电位连接或者不能通过电位连接的金属降解，而不直接添加蚀刻溶液。取而代之的是，通过从非活性的并且因此非蚀刻的前体分子局部地产生活性蚀刻分子来使金属降解。该方法允许没有或不能直接电连接的金属的电控制蚀刻(控制蚀刻开始、蚀刻停止和蚀刻速率)。例如，固定在非导电基底上的金属颗粒或在溶液中自由浮动的金属颗粒。因此，本文描述的技术允许溶解这种金属颗粒而不需要冲洗步骤或有毒物质。此外，该技术有助于在生物测定中分析物的检测。

发明内容

因此，本发明的目的是提供用于金属的电化学控制的降解的方法，其包括以下步骤：

A)提供自由浮动或吸附在基底上或吸附在基底中的金属块或金属颗粒；

B)使金属与含有非活性前体的溶液接触；

C)向含有非活性前体的溶液施加电化学电位，并且从而产生降解金属的溶液。

本发明包括用于降解金属或金属颗粒的方法或装置。术语“金属块或金属颗粒”是指每块金属或金属合金。本发明适合金属、金属盐或金属合金的降解。优选的金属可以选自：金、铁或氧化铁、银、铂、镉、碲、铅、铟、锌、铜、铝、锗、铌、锶、钒、钛、铬、汞、镓和钯。金属盐优选为金属的氧化物、硫化物或硝酸盐，并且可以选自氧化铁、氧化硅、氧化锌、亚硫酸铁、氧化金(III)(Au₂O₃)、硫化锌和硫化锌镉。

合适的金属颗粒是胶体金纳米颗粒、铕纳米颗粒、磁性颗粒诸如Fe₃O₄颗粒或磁赤铁矿(Fe₂O₃，γ-Fe₂O₃)颗粒、硒纳米颗粒、银纳米颗粒、铂纳米颗粒、钯纳米颗粒、铜纳米颗粒、钼纳米颗粒、钨纳米颗粒、钛纳米颗粒、铝纳米颗粒、氧化锌纳米颗粒、硫化锌纳米颗粒、硫化镉纳米颗粒、硫化铅纳米颗粒和砷化镓纳米颗粒。优选的是可以在生物测定中用作标记物的金属颗粒。在一个实施方案中，金属颗粒是胶体颗粒。因此，它应该在非常低的浓度下是可检测的，并且它应该在与生物识别分子缀合时保留其性质。最优选的是金纳米颗粒和银纳米颗粒。

在本申请的步骤B)中，金属与含有非活性前体的溶液接触。这些溶液不使金属降解，因此初始蚀刻速度为零。非活性前体可以是不能降解或蚀刻金属的分子，其可以被转化(转变)为能够降解或蚀刻金属的活性物质或分子。非活性前体优选为卤化物离子。卤化物离子是带有负电荷的卤素原子。卤化物离子可以选自碘化物(I^-)、氟化物(F^-)、氯化物(Cl^-)、溴化物(Br^-)和砹化物(At^-)。该溶液也可以含有两种或多种不同卤化物离子的混合物。优选的卤化物离子是碘化物。卤化物离子，尤其是碘化物，一般通过将卤化物盐溶解在溶液中来添加。优选的盐是碘化物盐。碘化物盐可以选自：KI、NaI、LiI、HI、RbI、CsI、CuI、AgI、AuI、AtI、IBr、ICl或TiI。

非活性前体可以以足以降解所用金属总量的量存在或使用。合适的浓度取决于不同的特征诸如体积、电极的尺寸和待降解的金属的量。非活性前体的量可以在1μM至1M，优选0.1至100mM，优选0.5至50mM，甚至更优选1至20mM的范围。