[发明专利]pH传感电极及其制备方法以及电化学传感器

说明书

本发明提出了一种pH传感电极及其制备方法以及电化学检测器，该pH传感电极包括玻璃毛细管和电化学探针，其中，玻璃毛细管的一端为尖端，玻璃毛细管的两端均设有开口，玻璃毛细管内设有电解液，尖端的开口直径小于玻璃毛细管另一端的开口直径；电化学探针设在玻璃毛细管具有尖端的一侧，电化学探针为BSA水凝胶，BSA水凝胶具有交联网状结构。由此，该pH传感电极具有很好的抗蛋白污染性能，以及对氢离子浓度的高时空分辨率的传感能力，具有优异的专一性、稳定性、可逆性，可以准确和灵敏地实现活体脑内pH传感，活体水平具有很好的稳定性。

技术领域

本发明涉及活体原位电分析化学领域，具体地，涉及pH传感电极及其制备方法以及电化学传感器。

背景技术

大脑是人体中最精密，最复杂的器官，参与感觉、认知、运动、语言和情感等生命活动，揭示脑内神经现象的化学本质是现代科学的主要目标和重要前沿之一。对脑功能的研究也有助于理解人类认知，情感等复杂生理过程的本质，以及神经系统疾病的形成和发展规律。脑神经信号的传递以及代谢过程都离不开化学物质的参与。因此,针对脑内神经递质、调质、能量代谢物质、自由基、离子等诸多神经化学物质开展脑神经分析化学研究,对于探索和认识神经生理、病理的分子机制,都具有极其重要的意义。

酸碱平衡和pH调节对于正常的组织代谢和生理机能至关重要，并且脑组织的pH在许多疾病状态下会发生变化。在过去几十年，对脑内pH变化的检测技术已经取得了一些突破，例如核磁共振、荧光、表面增强拉曼散射、和电化学方法。但由于缺乏准确的原位分析技术，局部pH值波动与脑部疾病之间的关系尚未得到广泛研究。目前最常用的活体原位测量pH值的方法是基于传统微电极的电化学测定，虽然具有高空间分辨率、简单性和高灵敏度，但在实际检测的过程中依旧面临着选择性、抗污染等问题。因此非常有必要发展一种简易、高效、抗污染、高灵敏度的活体原位pH传感的方法。

原位电化学方法作为一种具有高时空分辨率的活体原位传感方法具有较大的优势。经典的电化学分析方法是利用超微电极原位植入用于电活性神经递质或神经调质的检测，但对于一些非电化学活性物质，存在着一定的挑战。近年来，微纳米孔技术得到了大力发展，基于离子电流整流的传感技术实现了单细胞、活体层次化学物质的检测。然而基于这种限域微米孔内离子传输调控的分析方法，特别是对于活体层次会受到传感界面蛋白污染的限制。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种pH传感电极及其制备方法以及电化学传感器，该pH传感电极具有很好的抗蛋白污染性能，pH传感电极的传感界面为原位聚合的BSA水凝胶，不需要经过氧化还原反应过程即可实现对氢离子浓度水平的检测，具有高时空分辨率的传感能力，具有优异的专一性、稳定性、可逆性，可以准确和灵敏地实现活体脑内pH传感，活体水平具有很好的稳定性。

在本发明的一个方面，提出了一种pH传感电极，包括玻璃毛细管，所述玻璃毛细管的一端为尖端，所述玻璃毛细管的两端均设有开口，所述玻璃毛细管内设有电解液，所述尖端的开口直径小于所述玻璃毛细管另一端的开口直径；电化学探针，所述电化学探针设在所述玻璃毛细管具有所述尖端的一侧，所述电化学探针为BSA水凝胶，所述BSA水凝胶具有交联网状结构。

根据本发明的一些实施例，所述交联网状结构的孔径为10～30纳米。

根据本发明的一些实施例，所述BSA水凝胶包括牛血清白蛋白、戊二醛和水。

根据本发明的一些实施例，在所述BSA水凝胶中，所述牛血清白蛋白、所述戊二醛和所述水的质量比为(5～20)：(5～10)：100。

根据本发明的一些实施例，所述电化学探针的长度为10～100微米。

根据本发明的一些实施例，所述电化学探针与所述玻璃毛细管通过化学键结合。

根据本发明的一些实施例，所述尖端开口的直径为3～5微米。