微電極（電化學傳感器）的特點、制備方法及應用

1、什么是微電極

電化學的研究中常見的電極尺寸是毫米級別，由于其尺寸比較大，限制了其在一些領域的應用。微電極是指至少在一維尺度上低于２５ μｍ 的電極，其尺寸小于擴散層厚度。微電極相對于傳統電極，具有多種優勢，如尺寸小，電流密度高、響應快速、IR降小、信噪比高、傳質速度快、易達到穩態等，微電極的這些特點可實現快速、高靈敏度的檢測。

按照不同的電極制作材料，微電極主要分為非金屬微電極和貴金屬微電極兩類。非金屬微電極中多以碳超微電極、碳纖維微電極和碳納米管功能化微電極為主，在貴金屬微電極中，鉑微電極和金微電極廣泛。根據微電極的形狀特點，微電極可分為微盤電極，微圓盤電極和微環電極，微陣列電極等。絲網印刷電極和薄膜微電極是目前應用比較多的兩種微電極。

2、微電極制備方法

微電極的制備方法多種多樣，有電沉積法、電化學刻蝕法、激光拉制法和內部填充法等，以及自組裝技術、化學氣相沉積、模板法、離子束刻蝕技術、絲網印刷術、紫外光照射化學鍍層技術等新方法。

制備微電極的傳統方法中多以電沉積法和電化學刻蝕法為主，其中電化學刻蝕法成本低、儀器簡單、重現性好，經過多次絕緣之后方可得到尺寸更小的微電極，但制備過程較為繁瑣，電化學刻蝕法多以制備半球型微電極為主。通過各種方法制備的微電極有碳超微電極，碳納米管微電極，碳纖維微電極，鉑微電極，金微電極，用于單細胞檢測，活體分析，多巴胺、葡萄糖等生化物質檢測，氧氣、超氧根離子等小分子物質檢測等。

3、微電極產品介紹及應用

微電極種類繁多，不同生產廠家開發的產品也不同。介紹幾種常用的微電極產品。

西班牙Micrux 采用光刻技術，以及金屬沉積和剝離過程制備了薄膜金屬微電極，電極材料是鉑或金，金屬微電極的尺寸為10x6x0.75mm，體積小，檢測靈敏度高，低試劑消耗和成本效益低，適合1-5ul樣品的檢測。薄膜金屬微電極有多種類型，包括金屬單電極，金屬微多電極，微陣列電極，叉值微電極，叉值微陣列電極，環狀叉值陣列電極，以及結合微流控開發的微流控微電極等，并提供適合微電極的多功能工作平臺，液滴和流動狀態下的檢測，適合開發生物傳感器和流動狀態下的檢測。

英國的zimmer and Peacock 采用絲網印刷電極等微電極制備多種類型適合不同分析物的生物傳感器，如葡萄糖傳感器，氧氣傳感器, 一氧化氮傳感器，pH傳感器，乳酸鹽傳感器，過氧化氫傳感器，氯離子傳感器（Cl-），鉀離子傳感器（K+），鈣離子傳感器（Ca2+），硝酸鹽傳感器（NO3-）, 磷酸鹽傳感器（HPO42-），硫酸鹽傳感器（SO32-）, NADH傳感器，GLO 傳感器，CGM 傳感器，尿酸傳感器，微針陣列等。

微電極在生命分析領域中的細胞檢測、活體生物原位分析等方面具有廣泛應用。在微電極表面進行修飾之后可以用來實現高選擇性和高靈敏檢測細胞和活體中神經遞質類物質的含量以及體內一些NO,CO關鍵信號分子。微電極可以廣泛應用于活體分析、生物傳感、生物細胞檢測、掃描探針顯微鏡領域、毛細管電泳?電化學檢測系統、生命科學、食品學和環境分析與監測等各個領域，用于開發化學傳感器，生物傳感器，用于快速，高靈敏度的檢測。