Диссертация (1150338), страница 9
Текст из файла (страница 9)
На второмэтапе электроды помещали в раствор гюкозооксидазы с концентрацией 12-13мг/мл и оставляли на 2 ч при температуре 25°С, а потом еще на 12 часов в притемпературе 4°С, в конце электроды промывали 0,1М фосфатным буфернымраствором (pH 7). Таким образом, был получен вольтамперометрический сенсордляопределениянаноструктурамиглюкозызолота.Нанаосноверисунке21электродов,приведенамодифицированныхграфическаясхемамодифицированного электрода.70Рисунок 21. Схематическое изображение структуры модифицированногоэлектрода глюкозоксидазой с использованием самоорганизующихся слоев иметода ковалентной сшивки.2.4.ДляИзоляция металлических контактовпостановкиэлектрохимическогоэкспериментаснаноструктурированными УМЭ синтезированными методом направленногоэлектрохимического синтеза требуется изоляция контактной части внешней цепи,котораяслужиладляприложениянапряженияприсинтезенаноструктурированных УМЭ.
Для нанесения изоляции использовали методфотолитографии. Выбор полимера для изоляции контактной части проводилиисходя из требования к его химической стойкости в широком интервале pH, атакже низкой температуре затвердевания. Низкая температура затвердевания71полимера требуется для того, чтобы структура наноструктурированных УМЭ принагревании не разрушилась и их поверхность не деформировалась. В качествеполимера для изоляции контактной части были выбраны два фотоотвердевающихполимера: SU-8-2005 (эпоксидная смола) и HD-8820 (полиимид).ТемпературазапеканияHD-8820достаточнонизкая(120°С),чтоудовлетворяет требованию к температуре затвердевания изолирующего полимера.Однако интервал химической стойкости полиимида находится в областинейтральныхзначенийpH.Поэтомуданныйполимериспользовалиисключительно для изоляции контактной части чипа для электрохимическихизмерений в нейтральной среде.
Для улучшения адгезии полимера к поверхностиподложкиоксидакремнияаминопропилтриэтоксисилан).VM-652использовалиобъемом2,5VM-652млнаносили(αначетырехдюймовую подложку с синтезированными наноструктурированнымиУМЭ и в течение 35 секунд равномерно распределяли на спин-коутере соскоростью 5000 оборотов в минуту. Затем подложку покрывали 2,5 мл HD-8820при 4000 об./мин. в течение 60 секунд и проводили предварительное отверждениеполимера при 100°С в течении 8 минут.
Проявляли каналы для открытиянаноструктурированных УМЭ при 325 Вт в течение 5 секунд. Растворяли полимериз каналов при помощи AZ 326 (MIF, 2.38% TMAH водный раствор) в течение 2,5минут, растворение останавливали изопропанолом, а затем окончательноотверждали полимер при 120°С в течение 4 минут. Таким образом, получализакрытые контактные линии и открытые наноструктурированные УМЭ в каналахшириной 20 и 50 мкм (±1 мкм) и высотой 5 мкм.SU-8-2005представляетсобойрастворэпоксиднойсмолывциклопентаноне, молекула этой смолы имеет 8 эпоксидных групп.
Интервалхимической устойчивости этого эпоксидного полимера достаточно широк ивключает в себя сильнокислые и сильнощелочные среды, а также окислители внебольших концентрациях. Использование такого полимера ограничиваетвысокая температура его запекания (150°С).
Поэтому в качестве изолятора72контактной части его использовали только при электрохимических измерениях в0,1 М серной кислоте. Полимер объемом 2,5 мл наносили на подложку ираспределяли при 2000 оборотах в минуту, в течение 1 минуты. Предварительнозапекали 2 минуты при 65°С и 5 минут при 95°С. Проявляли полимер при 325 Втв течении 11 секунд. Далее проводили отверждение полимера в течение 1 минутыпри 95°С. Полимер, из образовавшихся каналов, растворяли при помощи AZ 326(MIF, 2.38% TMAH водный раствор) в течение 1 минуты, растворениеостанавливали изопропанолом.
Окончательно отверждение полимера выполнялипри150°Снапротяжении1минуты.Ширинаоткрытыхканаловснаноструктурированными УМЭ составила 20 и 50 мкм (±1 мкм), а высота 5 мкм(рисунок 22).Рисунок 22. Изображения наноструктурированных УМЭ на чипе сизолированными контактными линиями, полученные на оптическом микроскопе.2.5.Способы задания концентраций и техника электрохимическихизмеренийДля задания концентраций глюкозы и пероксида водорода использовали методстандартных добавок. Кроме того, были выбраны потенциалы детектированиядля этих аналитов и фоновые растворы, удовлетворяющие требованиям к73измерениям в биологических жидкостях, т.е. нетоксичны и близки по составу ксоответствующим жидкостям.2.5.1.
Ячейки для электрохимических измерений глюкозыВсе модельные растворы для электрохимических измерений готовили передкаждым измерением. Концентрацию глюкозы в электрохимической ячейкезадавали методом стандартных добавок из растворов, приготовленных по точнойнавеске.Всеэлектрохимическиеизмерениянатонкопленочномэлектроде,модифицированном наноструктурами золота, синтезированными химическимметодом, проводили в ячейке, приведенной на рисунках 23а-г.
Для выборамедиатора переноса электронов использовали ячейку объемом 20 мл.Определениеглюкозыпроводилинатонкопленочномэлектроде,модифицированном наноструктурами золота (химически синтезированными) иглюкозоксидазой. Электрохимическое определение глюкозы выполняли в ячейкеизображенной на рисунке 23в. Объем ячейки составлял 1 мл.Перед измерениями все растворы глюкозы и фоновый раствор в ячейкепродували аргоном в течение 5-15 минут в зависимости от объема ячейки дляудаления кислорода из раствора. Объем добавок выбирали таким образом, чтобыувеличение общего объема раствора было незначительным (не превышало 2%).74бавгРисунок 23.
Электрохимическая ячейка (а-в), вид рабочего электрода (г)для электрохимических измерений.2.5.2. Электрохимические ячейки для электрохимических измерений наэлектродах синтезированных DENA-методомНаноструктурированные ультрамикроэлектроды (УМЭ) Au, Pd и сплава PdAu были использованы для электрохимических измерений в растворе в ячейках,приведенных на рисунке 24. Ячейки для измерений на электрохимическисинтезированных наноструктурированных УМЭ конструировались из стеклянныхтрубок диаметром 9 мм, высотой 10 мм и толщиной стенок 2 мм.
Стеклянныетрубки крепились к поверхности чипа клеящим составом из смеси эпоксидныхсмол, обладающих химической стойкостью к сильнокислым и сильнощелочным75средам, а также к окислителям. Объем раствора в ячейке для измерений методомциклическойвольтамперометриисоставлял250мкл.Амперометрическоеопределение пероксида водорода в вышеуказанных ячейках выполняли в раствореобъемом 100 мкл. Все растворы продували аргоном высокой чистоты в течение 5минут (в случае растворов для добавок) и 1 минуты (в случае продувки фоновогораствора). Для удаления кислорода из раствора в ячейке, продували аргономвысокой чистоты с использованием капилляра для ВЭЖХ с внутреннимдиаметром 1 мм в течение всего эксперимента.2143Рисунок 24.
Вид электрохимической ячейки для измерений с использованиемсинтезированных методом направленного электрохимического синтеза (DENA)наноструктурированных УМЭ, в качестве рабочих. 1 – Pt вспомогательныйэлектрод, 2 –капилляр с электродом сравнения (Ag/AgCl), 3 – чип с рабочимэлектродом (наноструктурированным УМЭ), 4 – стеклянная ячейка дляэлектрохимических измерений.763. Результаты эксперимента и их обсуждениеБыло проведено изучение поверхности наноструктурированных электродовэлектрохимическими и спектральными методами анализа.3.1.Определение эффективной площади поверхности наноструктур,полученных олеиламиновым методомДляопределенияэффективнойплощадиповерхностиэлектродов,модифицированных наноструктурами золота, полученными олеиламиновымметодом, использовали циклическую вольтамперометрию и спектроскопиюэлектрохимического импеданса.
Эти методы измерения эффективной площадиповерхности электродов основаны на количественном определении, исходя изданных плотности заряда золота на поверхности электрода (циклическаявольтамперометрия), и изменении эффективной площади поверхности порезультатам измерения емкости ДЭС.3.1.1. Исследованиеизмененияэффективнойплощадиповерхностиэлектродов модифицированных наночастицами золотаОдним из методов для оценки увеличения эффективной площадиповерхности золотого электрода является расчет площади электрода по пикувосстановления золота (I) из циклической вольтамперограммы, полученному входе генерации на поверхности электрода оксидов золота (I) в растворе 0,1 Мсерной кислоты.
По методике [150], по циклическим вольтамперограммам,изучалось изменение эффективной площади поверхности в 0,1 М растворе сернойкислоты (см. рисунки 25, 26).77120,00020,0001I, A0,0000-0,0001-0,0002-0,0003-0,00040,0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1,0 1,1 1,2 1,3 1,4 1,5E, ВРисунок 25.
Циклическая вольтамперограмма, снятая в растворе 0,1Мсерной кислоты, для немодифицированного золотого электрода (1) и золотогоэлектрода, модифицированного наноструктурами и обработанного реагентомМеервейна (2).210,000100,00005I, A0,00000-0,00005-0,00010-0,000150,00,20,40,60,81,01,21,4E, ВРисунок 26.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
