检索结果-内蒙古大学图书馆

微纳电子技术 2023年第2期60卷 184-194页

作者：李曼曼吕旖雯居家奇金妍上海应用技术大学理学院上海201418 中国科学院、上海微系统与信息技术研究所、传感技术联合国家重点实验室上海200050

围绕近年来金属氧化物ph传感器的相关研究,对其传感机理进行了概述,对不同类型金属氧化物ph传感器的研究进展进行了介绍,根据二氧化钌、二氧化铱、五氧化二钽等金属氧化物的特性,分析其作为ph敏感电极的优点和不足,重点分析了4种ph传感... 详细信息

围绕近年来金属氧化物ph传感器的相关研究,对其传感机理进行了概述,对不同类型金属氧化物ph传感器的研究进展进行了介绍,根据二氧化钌、二氧化铱、五氧化二钽等金属氧化物的特性,分析其作为ph敏感电极的优点和不足,重点分析了4种ph传感器(电位型、电导型、离子敏感场效应管型和外延栅极场效应管型)的制备工艺、工作原理、灵敏度和响应时间,并总结了针对不同应用最适宜的金属氧化物ph传感器类型。最后,对金属氧化物ph传感器面临的问题进行了概述,展望了其未来的发展方向。

关键词： ph传感器金属氧化物 ph敏感电极离子敏感场效应管外延栅极场效应管

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基于3D打印和丝网印刷制作的电化学微流控反应器及其在DNA四面体上的应用

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微纳电子技术 2023年第7期60卷 1139-1148页

作者：张武凯谢瑶靳聪刘沛川高月姜丁瑞张栩源李茜陈翔上海交通大学电子信息与电气工程学院微纳电子学系微米/纳米加工技术国家级重点实验室上海200240 上海交通大学化学化工学院变革性分子前沿科学中心上海200240

为了能够实现快速、低成本的制作电化学微流控反应器,并将其用于电化学合成DNA四面体,利用纳米材料结合丝网印刷技术构建低成本的ph敏感电极,利用3D打印技术制作牺牲层管道以及框架结构用于快速构建带有盐桥的微反应池,并开发了微型恒... 详细信息

为了能够实现快速、低成本的制作电化学微流控反应器,并将其用于电化学合成DNA四面体,利用纳米材料结合丝网印刷技术构建低成本的ph敏感电极,利用3D打印技术制作牺牲层管道以及框架结构用于快速构建带有盐桥的微反应池,并开发了微型恒电位控制电路。实验结果表明,基于TiO2与Co3O4的丝网印刷ph敏感电极可以对2~12的ph值进行敏感测量,并且可以通过在其与Ag/AgCl电极之间施加恒电位逆向调控溶液的ph值。将基于3D打印结合丝网印刷制作的电化学微流控反应器搭配微型恒电位控制电路用于电化学合成DNA四面体。实验结果表明,该系统可合成不同碱基长度20 bp、26 bp、37 bp的DNA四面体,时间为6 min,相比于传统热法合成DNA四面体需要30 min,时间大为缩短。该种制作工艺可应用于电化学合成DNA四面体,并具有微型化、集成化、低成本制作电化学微流控反应器的发展潜力。

关键词： 3D打印丝网印刷电化学微流控反应器 DNA四面体纳米材料 ph敏感电极

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电化学合成导电聚合物膜用于ph传感器的研究

电化学合成导电聚合物膜用于pH传感器的研究

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作者：张隆武汉科技大学

学位级别：硕士

离子敏感场效应晶体管技术(Ion-Sensitive Field Effect Transistor,ISFET)将电化学和微电子结合在一起,兼具离子选择电极的离子敏感特性和场效应晶体管的特性,具有重要的研究价值。本文以电化学合成的聚合物膜为p H敏感材料,利用场效... 详细信息

离子敏感场效应晶体管技术(Ion-Sensitive Field Effect Transistor,ISFET)将电化学和微电子结合在一起,兼具离子选择电极的离子敏感特性和场效应晶体管的特性,具有重要的研究价值。本文以电化学合成的聚合物膜为p H敏感材料,利用场效应晶体管的电信号放大特性,进行了p H敏感电极及传感器的研究。制作以场效应管LF358为输入级的通用性运算放大器,即分离式扩展栅极场效应管(SEGFET)p H传感器。采用循环伏安法,在硅晶片上分别合成聚苯胺(PANI)和聚吡咯(PPy)膜,制成p H敏感电极。实验结果表明20 ml苯胺单体溶解在400ml 1mol/L硫酸溶液中,扫描电压为-0.4～1.2 V,扫描速率为10 mv/s,扫描周期为40圈时,合成的PANI膜在缓冲溶液p H值为2～10范围内有最灵敏的电位响应,灵敏度为51.05 mv/p H(25℃),电位响应时间约为6 min,滞后电压为6 mv;200 ml1mol/L稀硫酸溶解10 ml吡咯单体,扫描电压为-0.4～1.2 V,扫描速率为10 mv/s,扫描周期为20圈时,合成的PPy膜灵敏度最高,为47.15 mv/p H(25℃),电位响应时间约为5 min,滞后电压为2 mv。扫描电镜图(SEM)观察到PANI膜表面具有较大的孔隙率,PPy膜质地致密;红外光谱图分析确定合成物质为PANI和PPy。苯胺和吡咯进行共聚改性。实验结果表明在300ml 1mol/L稀硫酸中,吡咯与苯胺的体积比为2:1,扫描电压为-0.4～1.2 V,扫描速率为10 mv/s,扫描周期为20圈时,合成的PANI/PPy膜在p H值为2～10的缓冲溶液中灵敏度最好,为55.90mv/p H(25℃),电位响应时间约为5.5 min,滞后电压为6 mv。在最佳配比和聚合参数条件下,电解液中加入三乙醇胺(0.02mol/L),合成的PANI/PPy膜灵敏度高达60.09 mv/p H(25℃),p H响应范围为4～7。扫描电镜图显示共聚薄膜质地致密,表面呈凸起和脉络状;红外光谱图表明形成了PANI和PPy共聚物。本实验合成的基于导电聚合物的p H敏感膜具有良好的电位响应,通过共聚改性和改变电解液组分显著提高了敏感膜的灵敏度,同时合成的敏感膜响应时间短、稳定性好。本文初步探索了采用聚合物作为p H敏感材料,取得一定的有价值结论,为p H传感器的相关研究做了新的尝试。

关键词： PANI PPy 共聚改性 ph敏感电极 SEGFET-ph传感器

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基于H+检测的电化学核酸传感器的构建

基于H+检测的电化学核酸传感器的构建

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作者：田琳青岛大学

学位级别：硕士

食源性致病菌是影响食品安全的主要因素之一。通常,食品的原料、运输、贮藏、加工等各个环节都极易造成食源性致病菌污染,产生潜在的食品安全风险;食源性致病菌能够通过受污染的食物或水体经消化系统进入人体,造成食源性疾病,引起人腹... 详细信息

食源性致病菌是影响食品安全的主要因素之一。通常,食品的原料、运输、贮藏、加工等各个环节都极易造成食源性致病菌污染,产生潜在的食品安全风险;食源性致病菌能够通过受污染的食物或水体经消化系统进入人体,造成食源性疾病,引起人腹泻、呕吐、发烧等症状,重则危及生命。严重威胁全球人类的生命健康。在食源性致病菌中,副溶血性弧菌是最常见的食源性致病菌之一。针对食副溶血性弧菌,传统检测方法包括增菌、富集培养、鉴别性培养、生理生化鉴定等步骤,操作步骤繁琐复杂、耗时长,通常需要3-5天,无法满足食源性致病菌快速检测以及预警的需求。因此,对副溶血性弧菌进行快速现场检测是预防和控制食源性疾病的有效手段。基于核酸的对源性致病菌的DNA或RNA进行检测的分子生物学方法因其灵敏度高和特异性强的优点,逐渐成为常见的食源性病原菌的检测方法,广泛应用于副溶血性弧菌的检测。其中,环介导等温扩增（LAMP）是一项在恒温条件下对核酸进行快速扩增的技术,扩增过程能产生大量双链DNA产物以及副产物H+,因此具有快速、高灵敏度的优势,是实现现场快速检测的理想方法。但专业的人员操作和昂贵检测仪器的使用给进出口食品检验和现场快速确认食源性致病菌污染带来了巨大的压力。电化学传感器因其制备简单、响应迅速、灵敏度高等优势在食品安全、病原微生物检测等领域得到了广泛关注,并且易于小型化的优点十分契合快速现场检测的需求。基于此,本论文利用LAMP扩增中产生的大量副产物H+做为检测对象,无需大型检测设备,与电化学检测相结合,将H+作为电化学传感器识别信号,构建一种超灵敏ph响应电化学核酸传感器用于快速现场检测副溶血性弧菌。主要研究结果如下: 1、基于ph敏感金属氧化物水合氢氧化铱（HIROF）,构建了H+超灵敏丝网印刷检测电极（HIROF/SPE）,用于对H+的电化学检测。采用丝网印刷机对丝网印刷碳电极进行构建,并表征其稳定性。本论文对比了两种ph敏感材料,选用氧化铱作为修饰材料,并对氧化铱沉积方式进行优化,选用的计时电流法可以实现氧化铱120 s快速沉积。通过电镜、EDS、Mapping元素分布对电极表面进行了表征。研究还通过电化学实验表明HIROF/SPE具有超能斯特的ph相应、高稳定性、回复性和H+选择性,能够实现对H+的检测。此外,设计并组装了小型化的电化学传感器,数据通过蓝牙技术传输至手机小程序,用户可实时查看数据和结果;尺寸仅8.0 cm的手持式便携设备满足现场检测需求。 2、利用HIROF/SPE电化学生物传感器与LAMP相结合检测副溶血性弧菌。HIROF首次应用于构建等温扩增和实时检测相结合的电化学生物传感器,该传感器可同时进行等温扩增和核酸实时无标记检测。HIROF的氧化还原特性将LAMP过程中产生的H+转化为电位,从而实现电化学的实时检测。本研究方法对副溶血性弧菌的检测限为1.0×10～3CFU/m L,而耗时仅为30 min。能与常用的实时荧光环介导等温扩增（LAMP）相媲美。综上,本研究通过实验证明了HIROF/SPE电化学传感器可以用于LAMP扩增实时无标记检测,该方法兼具小巧、便携、准确、快速的特点,具备现场检测副溶血性弧菌的能力,也为其他病原体的检测甚至医学检测提供了新的可能性。

关键词：电化学核酸传感器 ph敏感电极氧化铱核酸扩增检测 LAMP

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