度为10 μ Μ的标准溶液以及实际样品均进行了测定，实验结果证明本化学修饰电极具有良好的重现性和准确率。本实验同时考察了抗坏血酸和尿酸对测定过程的影响，由于抗坏血酸在溶液中常常带有负电性，因此，通过在超微电极上增加一层质子膜层(Naf1n膜)可以有效地阻止抗坏血酸的通过，进而降低其影响。结果显示此电极对盐酸多巴胺的测定效果较好，具有高稳定性、低检测限、抗干扰能力强等优点，适用于盐酸多巴胺的测定。
[0114]实施例8:
[0115]核层溶液的配制:与实施例2相同。
[0116]壳层1溶液的配制:分别将0.5g的壳聚糖和聚氧化乙烯(ΡΕ0)加入5.5mL冰醋酸中，搅拌1小时，制得质量浓度为8%的溶液。将这两种溶液混合，并加入0.3g的单壁碳纳米管和0.2g的纳米金，继续搅拌30分钟，得到含有壳聚糖、ΡΕ0、单壁碳纳米管、纳米金的混合溶液。
[0117]壳层2溶液的配制:将0.5g的聚氧化乙烯(ΡΕ0)加入10g质量百分浓度为4%的Naf1n溶液中，搅拌1小时，制得壳层2静电纺丝溶液溶液。
[0118]同轴超微电极纤维的制备:将配制好的核层、壳层1和壳层2纺丝溶液分别装入3只5mL注射器中，分别将注射器固定于3台注射栗(保定兰格，单推注射栗LSP04-1A)上。根据混合溶液在同轴电极层中的不同位置，依次接好同轴电纺针头上的对应接口，如图1所示。使用注射栗将上述内芯纺丝液从内针管以0.6mL/h的速度推出，壳层1纺丝液从内/中针管间的间隙以1.0mL/h的速度推出，壳层2纺丝液从中/外针管间的间隙以1.3mL/h的速度推出。在温度为25?30°C、相对湿度为5?10%的环境中，以24kV的电压的条件下开始静电纺丝。用转速为300rpm的转框接收，并将接收距离控制在20cm。纺丝时间达到2秒后，得到附着聚合物纳米纤维的金属转框。
[0119]同轴超微电极纤维的后续处理:与实施例3相同。
[0120]同轴超微电极的封装:与实施例1相同。
[0121]应用结果:肾上腺素在未修饰Naf1n膜的超微电极上的氧化还原峰在0.46V附近，与其同时存在于细胞液中的抗坏血酸在此电位附近具有相似的氧化电位，因此，抗坏血酸会严重干扰肾上腺素的检测。由于抗坏血酸在溶液中常常带有负电性，因此，通过在超微电极上增加一层质子膜层(Naf1n膜)可以有效地阻止抗坏血酸的通过，进而降低其影响。电化学分析测试显示:该超微电极在肾上腺素浓度为100成?2(^1之间呈现出良好的线性关系，检测下限为20nM。
【主权项】
1.一种核-壳结构超微电极纤维，其特征在于，所述核-壳结构超微电极纤维采用同轴静电纺丝法制备的同轴多层结构，包括核心电极基层和功能化传感层；所述功能化传感层为与核心电极基层同轴的一层或两层结构；每层功能化传感层的厚度在20nm?2 μπι ;所述核-壳结构超微电极纤维的直径范围为40nm?6 μ m。2.如权利要求1所述的超微电极纤维，其特征在于，所述核-壳型超微电极纤维的核心电极基层和功能化传感层是将分别配制的聚合物溶液，通过同轴分层的静电纺丝针头，在高压静电场的作用下一次性拉伸而成。3.如权利要求2所述的超微电极纤维，其特征在于，所述核心电极基层中的聚合物为聚乙烯吡咯烷酮；其溶剂为无水乙醇、冰醋酸中的一种或两种，所述聚合物溶液的质量浓度为3?10% ;优选的，所述溶剂为无水乙醇和冰醋酸的混合物，两种溶剂的体积比为3:1。4.如权利要求2或3所述的超微电极纤维，其特征在于，所述核心电极基层的聚合物溶液中还包含石墨粉，其中石墨粉的质量浓度为3?15% ;或进一步包括二苯乙炔，所述二苯乙炔的质量浓度为2%?20%。5.如权利要求4所述的超微电极纤维，其特征在于，所述核心电极基层的聚合物溶液包括质量比为3:1的石墨粉和二苯乙炔。6.如权利要求2所述的超微电极纤维，其特征在于，所述功能化传感层的聚合物溶液选用Naf1n溶液，或采用下述一种或两种的聚合物配制:壳聚糖、明胶、聚氧化乙稀；其中配制聚合物溶液所采用的溶剂为三氟乙醇、冰醋酸、Naf1n溶液中的一种或两种；所述聚合物溶液的质量浓度为3 %?15 %。7.如权利要求2或6所述的超微电极纤维，其特征在于，所述超微电极纤维的功能化传感层包括一种或多种纳米粒子；所述纳米粒子为石墨稀、单壁碳纳米管、纳米金粒子。8.一种核-壳结构超微电极，其特征在于，所述超微电极是将权利要求1-7任意一项所述的超微电极纤维置于玻璃毛细管中，然后使用粘结剂将其固定密封于毛细管的细端；通过毛细管的粗端注入液态汞，插入铜丝电极后将粗端用粘结剂密封得到。9.如权利要求1?7任意一项所述的核-壳型超微电极纤维的制备方法，包括以下步骤: 1)壳层溶液的配制:选用壳聚糖、明胶、聚氧化乙烯中的一种或两种以上，加入三氟乙醇、冰醋酸、Naf1n溶液中的一种或两种，经水浴加热搅拌使之完全溶解，得质量浓度为3%?15%的聚合物溶液，或直接采用Naf1n溶液； 2)向步骤1)已配制好的溶液中加入石墨烯、单壁碳纳米管、纳米金粒子中的一种或多种，经过0.5?2小时的搅拌制得混合溶液； 3)核层溶液的配制:以无水乙醇、冰醋酸中的一种或两种为溶剂，制备质量浓度为3?10%的聚乙烯吡咯烷酮聚合物溶液；加入石墨粉并搅拌均匀，或进一步加入二苯乙炔而制成核层纺丝液；其中，所述二苯乙炔的质量浓度为2%?20% ;所述石墨粉的质量浓度为3 ?15% ； 4)将步骤2)和3)中配制好的混合溶液分别装入注射器中，将注射器固定于注射栗上，根据聚合物溶液和聚合物混合溶液在同轴电极层中的不同位置，依次接好同轴分层电纺针头上的对应接口 ；以流量0.5mL/h?2.0mL/h，电压为10kv?30kv，在接收电极上采集纺丝纤维单丝；静电纺丝针头到接收电极的距离为10?30cm，纺丝结束后置于干燥箱中进行干燥后备用。10.如权利要求8所述的核-壳型超微电极的制备方法，包括以下步骤: 1)壳层溶液的配制:选用壳聚糖、明胶、聚氧化乙烯中的一种或两种以上，加入三氟乙醇、冰醋酸、Naf1n溶液中的一种或两种，经水浴加热搅拌使之完全溶解，得质量浓度为3%?15%的聚合物溶液，或直接采用Naf1n溶液； 2)向步骤1)已配制好的溶液中加入石墨烯、单壁碳纳米管、纳米金粒子中的一种或多种，经过0.5?2小时的搅拌制得混合溶液； 3)核层溶液的配制:以无水乙醇、冰醋酸中的一种或两种为溶剂，制备质量浓度为3?10%的聚乙烯吡咯烷酮聚合物溶液；加入石墨粉并搅拌均匀，或进一步加入二苯乙炔而制成核层纺丝液；其中，所述二苯乙炔的质量浓度为2%?20% ;所述石墨粉的质量浓度为3 ?15% ； 4)将步骤2)和3)中配制好的混合溶液分别装入注射器中，将注射器固定于注射栗上，根据聚合物溶液和聚合物混合溶液在同轴电极层中的不同位置，依次接好同轴分层电纺针头上的对应接口 ；以流量0.5mL/h?2.0mL/h,电压为10kv?30kv，在接收电极上采集纺丝纤维单丝；静电纺丝针头到接收电极的距离为10?30cm，纺丝结束后置于干燥箱中进行干燥后备用； 5)将单丝电极纤维置于玻璃毛细管中，然后使用粘结剂将其固定密封于毛细管的细端；通过毛细管的粗端注入液态汞，插入铜丝电极后将粗端用粘结剂密封，得到封装后的超微电极。11.一种如权利要求9或10所述的制备方法中采用的同轴静电纺丝装置，所述装置包括同轴分层电纺针头、供液系统、接收装置以及高压静电发生器，其特征在于，所述同轴分层电纺针头是同轴、分层、中空的圆柱锥状，锥尖与电场方向平行；所述分层包括分2层或分3层。12.如权利要求11所述的同轴静电纺丝装置，其特征在于，所述同轴分层电纺针头中，所述2层结构内管内径0.2?0.3mm,内管外径0.4?0.5mm ;外管内径0.8?1.0mm ；内外管的间距0.4?0.6mm ;所述3层结构内管内径0.2?0.3mm,内管外径0.4?0.5mm ;中管内径0.8?1.0mm ；中管外径1.6?1.8mm ;内中管的间距0.4?0.6mm ;外管内径2.2?.2.5mm ;中外管的间距0.4?0.9mm ;所述锥尖的截面夹角为30°?60° ;所述圆锥的高度为5mm?20mm ;所述圆柱的高度为10mm?200mm。
【专利摘要】本发明涉及核-壳型超微电极的制备方法和应用。所述核-壳结构超微电极是采用同轴静电纺丝法一步制备出具有同轴结构的超微电极纤维，然后通过封装得到的。所述同轴结构包括核心电极基层和1～2层的表面传感层，由于采用了一步成型工艺，避免了传统超微电极(如烧蚀处理后的玻碳电极)繁琐的表面修饰过程，且可制备直径为40nm～6μm的超微电极；其70～150℃的后续处理温度，有助于保留超微电极修饰层中有机功能组分(如生物蛋白、酶)的结构和功能，这对超微电极的多元化设计具有重大意义。所述超微电极被用于三磷酸腺苷(ATP)、多巴胺、肾上腺激素的检测，其响应速度快、灵敏度高、抗干扰能力强，特别适合在线快速测定，尤其是活体细胞的实时无损测定。
【IPC分类】B81C1/00, B81B1/00, B82Y40/00, D01D5/00
【公开号】CN105384138
【申请号】CN201510706216
【发明人】阮承祥, 娄瑾
【申请人】江西科技师范大学
【公开日】2016年3月9日
【申请日】2015年10月27日
[0114]实施例8:
[0115]核层溶液的配制:与实施例2相同。
[0116]壳层1溶液的配制:分别将0.5g的壳聚糖和聚氧化乙烯(ΡΕ0)加入5.5mL冰醋酸中，搅拌1小时，制得质量浓度为8%的溶液。将这两种溶液混合，并加入0.3g的单壁碳纳米管和0.2g的纳米金，继续搅拌30分钟，得到含有壳聚糖、ΡΕ0、单壁碳纳米管、纳米金的混合溶液。
[0117]壳层2溶液的配制:将0.5g的聚氧化乙烯(ΡΕ0)加入10g质量百分浓度为4%的Naf1n溶液中，搅拌1小时，制得壳层2静电纺丝溶液溶液。
[0118]同轴超微电极纤维的制备:将配制好的核层、壳层1和壳层2纺丝溶液分别装入3只5mL注射器中，分别将注射器固定于3台注射栗(保定兰格，单推注射栗LSP04-1A)上。根据混合溶液在同轴电极层中的不同位置，依次接好同轴电纺针头上的对应接口，如图1所示。使用注射栗将上述内芯纺丝液从内针管以0.6mL/h的速度推出，壳层1纺丝液从内/中针管间的间隙以1.0mL/h的速度推出，壳层2纺丝液从中/外针管间的间隙以1.3mL/h的速度推出。在温度为25?30°C、相对湿度为5?10%的环境中，以24kV的电压的条件下开始静电纺丝。用转速为300rpm的转框接收，并将接收距离控制在20cm。纺丝时间达到2秒后，得到附着聚合物纳米纤维的金属转框。
[0119]同轴超微电极纤维的后续处理:与实施例3相同。
[0120]同轴超微电极的封装:与实施例1相同。
[0121]应用结果:肾上腺素在未修饰Naf1n膜的超微电极上的氧化还原峰在0.46V附近，与其同时存在于细胞液中的抗坏血酸在此电位附近具有相似的氧化电位，因此，抗坏血酸会严重干扰肾上腺素的检测。由于抗坏血酸在溶液中常常带有负电性，因此，通过在超微电极上增加一层质子膜层(Naf1n膜)可以有效地阻止抗坏血酸的通过，进而降低其影响。电化学分析测试显示:该超微电极在肾上腺素浓度为100成?2(^1之间呈现出良好的线性关系，检测下限为20nM。
【主权项】
1.一种核-壳结构超微电极纤维，其特征在于，所述核-壳结构超微电极纤维采用同轴静电纺丝法制备的同轴多层结构，包括核心电极基层和功能化传感层；所述功能化传感层为与核心电极基层同轴的一层或两层结构；每层功能化传感层的厚度在20nm?2 μπι ;所述核-壳结构超微电极纤维的直径范围为40nm?6 μ m。2.如权利要求1所述的超微电极纤维，其特征在于，所述核-壳型超微电极纤维的核心电极基层和功能化传感层是将分别配制的聚合物溶液，通过同轴分层的静电纺丝针头，在高压静电场的作用下一次性拉伸而成。3.如权利要求2所述的超微电极纤维，其特征在于，所述核心电极基层中的聚合物为聚乙烯吡咯烷酮；其溶剂为无水乙醇、冰醋酸中的一种或两种，所述聚合物溶液的质量浓度为3?10% ;优选的，所述溶剂为无水乙醇和冰醋酸的混合物，两种溶剂的体积比为3:1。4.如权利要求2或3所述的超微电极纤维，其特征在于，所述核心电极基层的聚合物溶液中还包含石墨粉，其中石墨粉的质量浓度为3?15% ;或进一步包括二苯乙炔，所述二苯乙炔的质量浓度为2%?20%。5.如权利要求4所述的超微电极纤维，其特征在于，所述核心电极基层的聚合物溶液包括质量比为3:1的石墨粉和二苯乙炔。6.如权利要求2所述的超微电极纤维，其特征在于，所述功能化传感层的聚合物溶液选用Naf1n溶液，或采用下述一种或两种的聚合物配制:壳聚糖、明胶、聚氧化乙稀；其中配制聚合物溶液所采用的溶剂为三氟乙醇、冰醋酸、Naf1n溶液中的一种或两种；所述聚合物溶液的质量浓度为3 %?15 %。7.如权利要求2或6所述的超微电极纤维，其特征在于，所述超微电极纤维的功能化传感层包括一种或多种纳米粒子；所述纳米粒子为石墨稀、单壁碳纳米管、纳米金粒子。8.一种核-壳结构超微电极，其特征在于，所述超微电极是将权利要求1-7任意一项所述的超微电极纤维置于玻璃毛细管中，然后使用粘结剂将其固定密封于毛细管的细端；通过毛细管的粗端注入液态汞，插入铜丝电极后将粗端用粘结剂密封得到。9.如权利要求1?7任意一项所述的核-壳型超微电极纤维的制备方法，包括以下步骤: 1)壳层溶液的配制:选用壳聚糖、明胶、聚氧化乙烯中的一种或两种以上，加入三氟乙醇、冰醋酸、Naf1n溶液中的一种或两种，经水浴加热搅拌使之完全溶解，得质量浓度为3%?15%的聚合物溶液，或直接采用Naf1n溶液； 2)向步骤1)已配制好的溶液中加入石墨烯、单壁碳纳米管、纳米金粒子中的一种或多种，经过0.5?2小时的搅拌制得混合溶液； 3)核层溶液的配制:以无水乙醇、冰醋酸中的一种或两种为溶剂，制备质量浓度为3?10%的聚乙烯吡咯烷酮聚合物溶液；加入石墨粉并搅拌均匀，或进一步加入二苯乙炔而制成核层纺丝液；其中，所述二苯乙炔的质量浓度为2%?20% ;所述石墨粉的质量浓度为3 ?15% ； 4)将步骤2)和3)中配制好的混合溶液分别装入注射器中，将注射器固定于注射栗上，根据聚合物溶液和聚合物混合溶液在同轴电极层中的不同位置，依次接好同轴分层电纺针头上的对应接口 ；以流量0.5mL/h?2.0mL/h，电压为10kv?30kv，在接收电极上采集纺丝纤维单丝；静电纺丝针头到接收电极的距离为10?30cm，纺丝结束后置于干燥箱中进行干燥后备用。10.如权利要求8所述的核-壳型超微电极的制备方法，包括以下步骤: 1)壳层溶液的配制:选用壳聚糖、明胶、聚氧化乙烯中的一种或两种以上，加入三氟乙醇、冰醋酸、Naf1n溶液中的一种或两种，经水浴加热搅拌使之完全溶解，得质量浓度为3%?15%的聚合物溶液，或直接采用Naf1n溶液； 2)向步骤1)已配制好的溶液中加入石墨烯、单壁碳纳米管、纳米金粒子中的一种或多种，经过0.5?2小时的搅拌制得混合溶液； 3)核层溶液的配制:以无水乙醇、冰醋酸中的一种或两种为溶剂，制备质量浓度为3?10%的聚乙烯吡咯烷酮聚合物溶液；加入石墨粉并搅拌均匀，或进一步加入二苯乙炔而制成核层纺丝液；其中，所述二苯乙炔的质量浓度为2%?20% ;所述石墨粉的质量浓度为3 ?15% ； 4)将步骤2)和3)中配制好的混合溶液分别装入注射器中，将注射器固定于注射栗上，根据聚合物溶液和聚合物混合溶液在同轴电极层中的不同位置，依次接好同轴分层电纺针头上的对应接口 ；以流量0.5mL/h?2.0mL/h,电压为10kv?30kv，在接收电极上采集纺丝纤维单丝；静电纺丝针头到接收电极的距离为10?30cm，纺丝结束后置于干燥箱中进行干燥后备用； 5)将单丝电极纤维置于玻璃毛细管中，然后使用粘结剂将其固定密封于毛细管的细端；通过毛细管的粗端注入液态汞，插入铜丝电极后将粗端用粘结剂密封，得到封装后的超微电极。11.一种如权利要求9或10所述的制备方法中采用的同轴静电纺丝装置，所述装置包括同轴分层电纺针头、供液系统、接收装置以及高压静电发生器，其特征在于，所述同轴分层电纺针头是同轴、分层、中空的圆柱锥状，锥尖与电场方向平行；所述分层包括分2层或分3层。12.如权利要求11所述的同轴静电纺丝装置，其特征在于，所述同轴分层电纺针头中，所述2层结构内管内径0.2?0.3mm,内管外径0.4?0.5mm ;外管内径0.8?1.0mm ；内外管的间距0.4?0.6mm ;所述3层结构内管内径0.2?0.3mm,内管外径0.4?0.5mm ;中管内径0.8?1.0mm ；中管外径1.6?1.8mm ;内中管的间距0.4?0.6mm ;外管内径2.2?.2.5mm ;中外管的间距0.4?0.9mm ;所述锥尖的截面夹角为30°?60° ;所述圆锥的高度为5mm?20mm ;所述圆柱的高度为10mm?200mm。
【专利摘要】本发明涉及核-壳型超微电极的制备方法和应用。所述核-壳结构超微电极是采用同轴静电纺丝法一步制备出具有同轴结构的超微电极纤维，然后通过封装得到的。所述同轴结构包括核心电极基层和1～2层的表面传感层，由于采用了一步成型工艺，避免了传统超微电极(如烧蚀处理后的玻碳电极)繁琐的表面修饰过程，且可制备直径为40nm～6μm的超微电极；其70～150℃的后续处理温度，有助于保留超微电极修饰层中有机功能组分(如生物蛋白、酶)的结构和功能，这对超微电极的多元化设计具有重大意义。所述超微电极被用于三磷酸腺苷(ATP)、多巴胺、肾上腺激素的检测，其响应速度快、灵敏度高、抗干扰能力强，特别适合在线快速测定，尤其是活体细胞的实时无损测定。
【IPC分类】B81C1/00, B81B1/00, B82Y40/00, D01D5/00
【公开号】CN105384138
【申请号】CN201510706216
【发明人】阮承祥, 娄瑾
【申请人】江西科技师范大学
【公开日】2016年3月9日
【申请日】2015年10月27日
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