一種電潤溼性電極的製備方法
2023-10-07 01:58:29 1
專利名稱：一種電潤溼性電極的製備方法
技術領域：
本發明涉及分析測試領域，特別涉及一種用於便捷式微流分析裝置中的電潤溼電極的製備方法。
背景技術：
基於微流體的生物分析裝置，具有特異性強和敏感性高的優點，因而越越受到人們的歡迎。目前，用於臨床疾病診斷的微流體存在結構複雜、價格昂貴等缺點，不宜移動，因而不適合農場等一些需要實地檢測的地點使用。微流體內液體的流動需要特殊的裝置驅動，通常是採用外源性泵(如微量注射泵、蠕動泵和或氣動泵)為其提供動力。由於使用了泵，檢測設備的體積大大增加。因此，科研人員一直在從事無泵型微流體的設計與研製。採用電滲驅動是解決問題的一個方法。然而，電滲流要求的電壓非常高，因此，這種方法在可攜式、低成本的移動檢測設中的已經很少採用。在微流體中使用毛細管流具有很多優點，其中最突出的是在無泵的情況下液體能夠流動，非常有利於系統的簡化和微型化。這也是測向流分析方法能夠被廣泛應用於檢測、診斷的重要原因。毛細管流體在微流體裝置中流動受幾個因素影響，包括管道的設計、液體粘度和固液接觸角。通常分析過程中使用的液體是親水性的，而用於製作微流體裝置的多聚物材料是疏水性，如何應用表面修飾技術降低兩者的接觸角是本領域的研究熱點之一。表面被塗是最常用的獲得親水性的方法，例如，在聚氯乙烯表面塗上醋酸纖維素，能增加毛細管流動。此外，增強通道中部分區域的疏水性，能夠減慢液體的流動，達到增加孵育(如抗原與抗體的結合)時間。目前，增加通道表面疏水性已經被用於微流體通道內的樣品混合。介質上電潤溼(EWOD)是一種特殊的現象，疏水性介質的極性在加電壓時會被改變。聚四氟乙烯是一種疏水性介質，當加電時，能夠改變極性，轉化為親水性，表現為接觸角變小。液體在毛細管內流動，除受自身的性質影響外，還受管道內表面的接觸角的影響。所以管道中的疏水性聚四氟乙烯門可以阻斷毛細管內液體的流動。如果聚四氟乙烯被轉化為親水性，毛細管液體恢復流動。因此，在不需要移動性部件的情況下，這種電潤溼性聚四氟乙烯可以做成電控性的閥。有學者已經研究表明，利用電潤溼現象可以製作成閥門，用於控制毛細虹吸驅動的液體。試驗中，當玻璃上的彈性聚二甲基矽氧烷被誘導成親水性時，毛細管內液體才能流動。然而，這種表面修飾不適合製備成商用材料。據此，本發明公開一種電溼閥及製備的方法。與彈性聚二甲基矽氧相比，本方法具有製備容易、低成本、高效益的特點，能保持很長時間的親水性。
發明內容
解決的技術問題本發明的目的是製備適合於微流體裝置上使用的電潤溼性電極，加載電壓後，電極的極性由疏水轉為親水，達到控制微流體內液體的流動與阻斷。技術方案一種電潤溼性電極的製備方法，步驟為1).裝載導電銀墨水，用印表機在聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)膜上列印出銀電極；2).列印後10 90分鐘，將印製電極燒結，溫度120 200°C，時間3min 30min ；3).用紫外/臭氧處理20 40mW/cm2,時間3 lOmin，然後雙蒸水清洗，氮氣乾燥；4).將步驟3所得電極置於I 3mM1H, 1H, 2H, 2H-全氟癸硫醇的乙醇溶液，振蕩，I. 5 5小時，取出，乙醇清洗，氮氣乾燥後得電潤溼性電極。有益效果現有的微流體裝置通常採用機械性閥門，體積較大，攜帶困難，不便於實地檢測。本發明製備的電潤溼電極，具有製作方便、成本低、保持親水性時間長的特點，可用於製作微流體裝置中的電控閥門，對於便捷式微流體分析方法的推廣使用有積極作用。
圖I為列印於PET膜上的銀電極；圖2為利用本發明製得的電極製備電控閥示意圖，圖中A為微流體內毛細管流，B為普通銀電極，C為電潤溼性電極。
具體實施例方式採用測量接觸角來評價本發明製備的電潤溼性電極的性能。電極的接觸角在測角儀上檢測電極與純水的接觸角。電潤溼下的電極接觸角採用的液體是3 ii L IM KCl溶液，在KCl液滴中放置直徑25 um金線，加載4V電壓，測量接觸角與時間的變化關係。以下具體實施方式
不以任何形式限制本發明的技術方案，凡是採用等同替換或等效變換的方式所獲得的技術方案均落在本發明的保護範圍。實施例I米用HP Photosmart C-4580噴墨印表機,去除墨盒中的墨水,清洗乾淨,乾燥。導電銀墨水((Sigma-Aldrich Corp. , St. Louis, MO, USA)裝進墨盒。採用 AutoCAD 軟體設計電極，並列印。在列印前，用70% wt的乙醇噴霧到PET (3M，St. Paul，MN，USA)膜上，然後用雙蒸水清洗，氮氣乾燥。採用高質量(1200Dpi)列印,得到銀電極,如圖I所示。實施例2I)將實施例I所列印電極IOmin後，將印製電極燒結，溫度190°C，時間3min ；2)用紫外/臭氧處理20mW/cm2，時間5min。然後雙蒸水清洗，氮氣乾燥；3)將電極置於3mM 1H, 1H, 2H, 2H_全氟癸硫醇的乙醇溶液，振蕩4h，取出，乙醇清
洗。氮氣乾燥。所獲電極對於純水的接觸角為140°。對KCl的接觸角為106°，加載4V電壓，15s後，接觸角為28°，60s後，接觸角為22°。實施例3I)將實施例I所列印電極15min後，將印製電極燒結，溫度175°C，時間5min ；2)用紫外/臭氧處理28mW/cm2，時間6min。然後雙蒸水清洗，氮氣乾燥；3)將電極置於2mM 1H, 1H, 2H, 2H_全氟癸硫醇的乙醇溶液，振蕩3h，取出，乙醇清
洗。氮氣乾燥。所獲電極對於純水的接觸角為148°。對KCl的接觸角為112°，加載4V電壓，15s後，接觸角為29°，60s後,接觸角為23°。實施例4I)將實施例I所列印電極90min後，將印製電極燒結，溫度150°C，時間30 ；2)用紫外/臭氧處理40mW/cm2，時間lOmin。然後雙蒸水清洗，氮氣乾燥；3)將電極置於2mM 1H, 1H, 2H, 2H_全氟癸硫醇的乙醇溶液，振蕩I. 5h，取出，乙醇
清洗。氮氣乾燥。所獲電極對於純水的接觸角為142°。對KCl的接觸角為108°，加載4V電壓，15s後，接觸角為26°，60s後，接觸角為21°。實施例5I)將實施例I所列印電極75min後，將印製電極燒結，溫度160°C，時間20 ；2)用紫外/臭氧處理28mW/cm2，時間4min。然後雙蒸水清洗，氮氣乾燥；3)將電極置於4mM 1H, 1H, 2H, 2H_全氟癸硫醇的乙醇溶液，振蕩此，取出，乙醇清
洗。氮氣乾燥。所獲電極對於純水的接觸角為139°。對KCl的接觸角為105°，加載4V電壓，15s後，接觸角為27°，60s後，接觸角為25°。實施例6I)將實施例I所列印電極30min後，將印製電極燒結，溫度120°C，時間5 ；2)用紫外/臭氧處理28mW/cm2，時間7min。然後雙蒸水清洗，氮氣乾燥；3)將電極置於2. 5mM 1H, 1H, 2H, 2H_全氟癸硫醇的乙醇溶液，振蕩5h，取出，乙醇
清洗。氮氣乾燥。所獲電極對於純水的接觸角為145°。對KCl的接觸角為111°，加載4V電壓，15s後，接觸角為26°，60s後，接觸角為22°。實施例II)將實施例I所列印電極60min後，將印製電極燒結，溫度130°C，時間10 ；2)用紫外/臭氧處理20mW/cm2，時間3min。然後雙蒸水清洗，氮氣乾燥；3)將電極置於I. 5mM 1H, 1H, 2H, 2H_全氟癸硫醇的乙醇溶液，振蕩3h，取出，乙醇
清洗。氮氣乾燥。所獲電極對於純水的接觸角為150°。對KCl的接觸角為115°，加載4V電壓，15s後，接觸角為29°，60s後,接觸角為23°。應用所得電極製備電控閥，用於微流體分析裝置，通過改變電壓，實現毛細管的流動和阻斷。如圖2所示。微流體裝置有兩個銀電極，左側(上層)為普通銀電極，呈親水性，右側(下層)為本發明所製備的電潤溼性電極。未加載電壓時，毛細管內液體阻斷。當加載4V電壓時，微流體管道內液體流動通暢。
權利要求
1.一種電潤溼性電極的製備方法，其特徵在於步驟為1).裝載導電銀墨水，用印表機在聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)膜上列印出銀電極；2).列印後10 90分鐘，將印製電極燒結，溫度120 200°C，時間3min 30min ；3).用紫外/臭氧處理20 40mW/cm2,時間3 lOmin，然後雙蒸水清洗，氮氣乾燥；4).將步驟3所得電極置於I 3mM1H,1H, 2H, 2H-全氟癸硫醇的乙醇溶液，振蕩，I. 5 5小時，取出，乙醇清洗，氮氣乾燥後得電潤溼性電極。
全文摘要
一種電潤溼性電極的製備方法，步驟為1).裝載導電銀墨水，用印表機在聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)膜上列印出銀電極；2).列印後，將印製電極燒結，溫度120～200℃，時間3min～30min；3).用紫外/臭氧處理20～40mW/cm2，時間3～10min，然後雙蒸水清洗，氮氣乾燥；4).將步驟3所得電極置於1～3mM 1H,1H,2H,2H-全氟癸硫醇的乙醇溶液，振蕩，1.5～5小時，取出，乙醇清洗，氮氣乾燥後得電潤溼性電極。本發明製備的電潤溼電極，具有製作方便、成本低、保持親水性時間長的特點，可用於製作微流體裝置中的電控閥門，對於便捷式微流體分析方法的推廣使用有積極作用。
文檔編號G01N27/327GK102980930SQ201210548719
公開日2013年3月20日 申請日期2012年12月17日 優先權日2012年12月17日
發明者顏輝, 江明珠, 賈俊強, 吳瓊英 申請人:江蘇科技大學