一种柔性可拉伸复合电极的制备方法

1.本发明涉及一种复合电极的制备方法，尤其涉及一种柔性可拉伸复合电极的制备方法。


背景技术：

2.多巴胺（da）是人类和哺乳动物中重要的神经递质，它在肾脏，血管，消化系统，免疫系统和中枢神经系统中起着重要作用。人体中的多巴胺含量过低时会导致许多疾病，如心力衰竭，帕金森病以及神经肌肉障碍。


技术实现要素：

3.发明目的：本发明旨在提供一种高效灵敏且具有良好生物相容性的用于多巴胺的检测的柔性可拉伸复合电极的制备方法。
4.技术方案：本发明所述的柔性可拉伸复合电极的制备方法，包括以下步骤：（1）将聚二甲基硅氧烷预聚物和固化剂混合后脱气，然后旋涂在载玻片上，干燥成型后，制得固化的pdms薄膜；将固化的pdms薄膜从载玻片上剥离，浸泡在多巴胺盐酸盐溶液中，然后用去离子水冲洗后用 n2干燥，取得聚多巴胺改性的pdms膜；（2）将cnts通过超声过程分散到n,n-二甲基甲酰胺dmf中，通过简单的热蒸发方法在pdms上沉积cnts；（3）用同样的热蒸发方法将ni-mof复合材料（镍基金属有机框架）/aunps混合溶液沉积在cnts/pdms上，获得柔性薄膜；最后，将柔性的nacp薄膜从玻璃片上剥离作为工作电极；所述aunps的制备方法如下：将haucl4溶液和去离子水加热，加入柠檬酸，反应完成后，停止加热，冷却洗涤，将其分散于去离子水中，得到浓缩的aunps溶液；所述ni-mof的制备方法如下：将对苯二甲酸和六水合硝酸镍溶解在n,n-二甲基甲酰胺中，然后在搅拌时缓慢滴入适量的氢氧化钠溶液。随后，将溶液转移至反应釜中反应，冷却至室温后用n,n-二甲基甲酰胺和乙醇溶液洗涤，真空干燥。将干燥后的ni-mof粉末在氩气气氛中煅烧后得到ni-mof复合材料。
5.优选的，所述步骤（1）中固化是在60-75℃下干燥2-3小时，旋涂是以750-800 rpm/min的旋转速率在载玻片上自旋涂覆20-30秒，剥离的pdms薄膜浸泡在多巴胺盐酸盐溶液的时间为20-24小时。
6.优选的，所述步骤（2）中热蒸发是在60-65℃下沉积10-15分钟。
7.优选的，所述步骤（3）中热蒸发同样是在60-65℃下沉积10-15分钟。
8.优选的，所述步骤（1）中，用tris-hcl缓冲溶液，配制取得盐酸多巴胺盐溶液。
9.优选的，所述步骤（3）中，将ni-mof复合材料分散在去离子水中，与aunps混合，并超声处理后，得到ni-mof复合材料/aunps纳米复合材料分散液。
10.有益效果：与现有技术相比，本发明具有如下显著优点：（1）检测高效灵敏，即使仅添加了50 nm的da，也可以观察到明显的氧化峰电流；（2）该电极制备方法工艺简单，无需复杂的设备、价格低廉，所构建传感器可应用于对c6活细胞释放的da的实时监测；（3）本发明所制备的nacp薄膜电极具有良好的生物相容性，细胞能在传感器上生长，并具有良好的粘附性；（4）本发明所制备的传感器在拉伸和弯曲状态下保持着较高的机械顺应性和稳定的电化学性能；（5）本发明所制备的传感器实现了对c6活细胞释放的da的实时监测，该细胞可以在电极上生长，在未拉伸和拉伸状态下均具有较强的粘附性。
附图说明
11.图1为柔性薄膜电极的实物图；图2是在10 ml磷酸盐缓冲盐水（pbs）缓冲溶液中，nacp薄膜电极对不同da浓度的差分脉冲伏安图（dpv）；图3是未拉伸和拉伸后培养48小时的c6细胞的显微照片。
具体实施方式
12.下面结合附图对本发明的技术方案作进一步说明。
13.实施例11、合成aunps：将0.5 ml haucl4溶液(1% wt)和50 ml去离子水加入三颈烧瓶中加热。当温度上升到110℃时，在溶液中迅速加入2.5 ml柠檬酸钠溶液（1 mg/ml）。反应10 min后，停止加热，然后冷却至室温。最后，用去离子水洗涤产物3次，分散于1 ml蒸馏去离子水中，将浓缩的aunps溶液储存在4 ℃中备用。
14.2、制备聚二甲基硅氧烷：以10∶1的质量比例，将聚二甲基硅氧烷预聚物和固化剂（均购至美国dow corning公司）混合，发生交联反应形成聚二甲基硅氧烷。
15.3、制备nacp薄膜电极：（1）将聚二甲基硅氧烷预聚物和固化剂以10∶1的比例混合后脱气，然后旋涂在载玻片上，置于烘箱中干燥成型，制得固化的pdms薄膜；将固化的pdms薄膜从载玻片上剥离，浸泡在多巴胺盐酸盐溶液中24小时，然后用去离子水冲洗后用 n2干燥，取得聚多巴胺改性的 pdms膜。
16.（2）将cnts通过超声过程分散到n,n-二甲基甲酰胺dmf(1 mg/ml)中，通过简单的热蒸发方法在在pdms上沉积cnts。
17.（3）将对苯二甲酸和六水合硝酸镍溶解在n,n-二甲基甲酰胺中，然后在搅拌时缓慢滴入适量的氢氧化钠溶液。随后，将溶液转移至反应釜中反应，冷却至室温后用n,n-二甲基甲酰胺和乙醇溶液洗涤，真空干燥。将干燥后的ni-mof粉末在氩气气氛中煅烧后得到ni-mof复合材料。
18.（4）用同样的热蒸发方法将ni-mof复合材料/aunps混合溶液沉积在cnts/pdms上，获得柔性薄膜。最后，将柔性的nacp薄膜从玻璃片上剥离作为工作电极。
19.从图1可见该工作电极柔性较好，可贴合皮肤。
20.采用商业ag/agcl电极和铂丝分别作为参比电极和对电极。
21.4、da的检测：在含有10 ml磷酸盐缓冲盐水（pbs）缓冲溶液（ph = 7.5）的腔室中，用三电极体系采用差分脉冲伏安法（dpv）对不同浓度的da进行检测。
22.实施例2参照实施例1的制备方法，不同的是在pdms薄膜的制备中，对聚二甲基硅氧烷预聚物和固化剂的混合物进行脱气处理。
23.具体操作如下：将聚二甲基硅氧烷预聚物和固化剂混合至有许多密集的小气泡出现时，将混合物置于真空烘箱中脱气处理。然后再将脱气后的混合物通过旋涂仪均匀旋涂至载玻片上，最后于75
°
c烘箱中固化160分钟。该方法制得的完全固化的pdms薄膜中没有小气泡产生。
24.实施例3参照实施例1的制备方法，不同的是在工作电极的制备中，调节ni-mof与aunps的比例。
25.具体如下：分别将1.5mg的ni-mof材料溶解在50μl去离子水中，与不同量的aunps溶液(5、25、50、75、150 μl)混合，置于室温下超声处理10分钟，得到ni-mof复合材料/aunps纳米复合材料分散液，且aunps：ni-mof复合材料的质量比分别为1：30、1：6、1：3、1：2和1：1。
26.经对以上各实施例制得的新型柔性生物传感器电极进行多巴胺检测，如图2所示在在磷酸盐缓冲盐水（pbs）缓冲溶中加入不同浓度多巴胺的差分脉冲伏安图(dpv)。
27.由图2可见，nacp薄膜电极对不同浓度da的dpv响应。即使仅添加了50 nm的da，也可以观察到明显的氧化峰电流。同时，相应的电流随着da浓度的增加也相应的增加。随着ni-mof复合材料/aunps质量比的增加，峰值电流不断增加。当其质量比达到1:3时，峰值电流值逐渐饱和，这说明在质量比为1:3时的ni-mof复合材料/aunps质量比为最佳检测浓度。
28.由图3可见，为了进一步探索机械拉伸对细胞的影响，对在预灭菌的nacp膜上培养48h的c6细胞进行了活/死细胞染色实验。可以看出，在经过50%的拉伸后，大部分依然细胞存活，而少数细胞死亡。其结果清楚地证明了在薄膜电极上培养的细胞即使在一定的拉伸条件下也具有良好的生物活性，并具有较强的粘附性。
29.可见，本发明制备的新型柔性nacp薄膜电极具有良好的生物相容性，细胞能在传感器上生长，并具有良好的粘附性。因为证明nacp薄膜电极作为一种可拉伸的电化学传感平台可应用检测细胞释放的其他化学信号。