含有導(dǎo)電聚合物的多孔復(fù)合電極的制作方法

專利名稱：含有導(dǎo)電聚合物的多孔復(fù)合電極的制作方法
含有導(dǎo)電聚合物的多孔復(fù)合電極概述導(dǎo)電的聚合物電極用于檢測或量化各種分析物。通過制備多孔單塊并 將導(dǎo)電聚合物施用到單塊上，借助存在的導(dǎo)電聚合物以及下面的單塊的多 孔性特征，就制備出兼具多個有利的導(dǎo)電性能的多孔基底。所得到的多孔 電極可以用于定性分析或定量分析，以及俘獲和/或釋放選定的帶電的材 料，如核酸。電極基底的孔還可以填充非導(dǎo)電的材料，從而形成具有多個 不連續(xù)導(dǎo)電面的電極。附圖簡述圖l是選定的多孔聚合物電極組合體的橫截面圖。圖2是可替代的多孔聚合物電極組合體的部分橫截面圖。 圖3是另一個可替代的電極組合體的面的透視圖。 圖4是又一個可替代的電極組合體的部分橫截面圖。 圖5是又一個可替代的電極組合體的橫截面圖。 圖6是又一個可替代的電極組合體的透視圖。圖7是顯示了曱氧基噻吩的電化學(xué)聚合的曲線，如實施例1中所述的,如實施例1中所述的。圖9示意性地描繪了多孔聚合物膜的制備，如實施例3中所述的。

圖10示意性地描繪了玻璃毛細(xì)管內(nèi)的多孔聚合物多孔的制備，如實 施例4中所述的。圖11是根據(jù)本發(fā)明實施方案制備的多孔聚合物單塊的掃描電鏡的顯微照片。圖12是涂覆在玻璃碳圓盤電極上的聚(3 - 丁基噻吩-2,5 - 二基) 的循環(huán)伏安曲線，如實施例5中描述的。圖13是涂覆有聚(3 - 丁基噻吩-2,5 - 二基)的網(wǎng)狀玻璃碳電極的 顯孩t照片，如實施例6中所描述的。圖14是涂覆有聚(3 - 丁基瘞吩-2,5 - 二基)的網(wǎng)狀玻璃碳電極的 循環(huán)伏安曲線，正如實施例6中描述的。所選實施方案的描述圖1描繪了示例性的多孔導(dǎo)電聚合物電極組合體10,如橫截面圖所 示。圖1的特定的電極組合體是圓柱形的，盡管多種幾何形狀適合于所公 開的電極組合體。電極組合體包括為所得到的電極提供基底的多孔單塊 12。涂覆到多孔單塊的表面上的是導(dǎo)電聚合物14。導(dǎo)電聚合物14通常與電壓源電接觸。在一個方面，電接觸由與聚合 物14電接觸的導(dǎo)電層16來提供。電極組合體IO的導(dǎo)電層16圍繞圓柱形 的電極組合體本身。電接觸可以是直接的或是間接的，前者指導(dǎo)電層16 物理接觸聚合物14的至少一部分，后者指如多孔單塊12本身是適合導(dǎo)電 的。任何適當(dāng)耐用的和導(dǎo)電的材料可以用于在導(dǎo)電聚合物14和電壓源之 間提供電連接。導(dǎo)電層16通常是高導(dǎo)電的金屬，如金、鉑、鋁、鎳或鉻。 在電極組合體的特定方面，導(dǎo)電層包括金金屬。在可替代的方面，導(dǎo)電層 包括鉑。電極組合體可以制造成多種幾何形狀的任何一種。通常，電極組合體 是多孔的，這可從顯微鏡下觀察到。也就是說，組合體結(jié)合了具有通常約 2tim到約100)im直徑的孔、空穴或通道17的基底，其中至少一些基底表 面是導(dǎo)電的且能夠被充電。多孔基底內(nèi)的孔、空穴或通道可以人工形成， 或可以作為形成多孔單塊12的副產(chǎn)物而提供。這些孔17具有規(guī)則或不規(guī) 則的形狀，且可以按規(guī)則排列，如陣列或者非特定的短程有序或長程有序。 通常而言，當(dāng)電極組合體是多孔的時，沿著曲折路徑行進的微通道允許流體流經(jīng)基底，使得流體至少與導(dǎo)電聚合物的區(qū)域間歇地接觸。電極組合體改變。在一個方面，電極組合體的多孔特征依靠涂覆到具有期望孔隙率的 多孔單塊12上的導(dǎo)電聚合物而形成。雖然用于涂覆多孔單塊的導(dǎo)電聚合物可以呈現(xiàn)固有的孔隙率，但是孔徑通常非常小。此'微孔隙率，可以包括具有1 - 100nm或1 - 1000nm半 徑的孔。此'微孔隙率，不同于多孔的表面特征，或者'微孔隙率，提供 在多孔單塊中，且因此被反映在多孔聚合物電極中。此微孔隙率可以包括 具有約2pm到約100pm直徑的孔。可替代地，多孔聚合物電極的孔選擇 成具有適合于特定分析物分子且與其互補的尺寸。需的足夠的強度和完整性，但是所得到的電極的耐用性可以因基底層18 的存在而獲得改善，如圖所示的用于圖2的平面電極組合體。雖然基底可 以參與將電壓傳導(dǎo)至導(dǎo)電層16和/或多孔單塊12,但通常基底為電極組合 體提供了機械完整性，且任選地提供了用于制造電極組合體的基底或基 礎(chǔ)。基底18可以由多種材料形成。通常而言，基底由基本上化學(xué)惰性的， 且易于成形和/或加工的材料制造。基底可以包括，如金屬、玻璃、硅或 其他天然的或合成的聚合物?；卓梢孕纬啥喾N構(gòu)型中的任何一種。更具 體地說，基底可以依形狀和尺寸合適地制造以使所得到的電極組合體可以 與利用毛細(xì)通道或纟鼓通道的分析系統(tǒng)一起^^用。存在基底的地方，導(dǎo)電層16通常沉積在基底的表面上以便形成任何 必需的電路，包括電連接到電源?？梢越?jīng)由化學(xué)鍍、電鍍、氣相沉積、濺 射或施用導(dǎo)電材料的其他任何合適的方法來施用導(dǎo)電層。為了促進導(dǎo)電層16和多孔單塊12或?qū)щ娋酆衔?4之間強烈的相互 作用，導(dǎo)電層16可以被物理改性或化學(xué)改性以增強與聚合物的相互作用。 例如，導(dǎo)電層16是金屬層時，金屬表面可以被化學(xué)活化或物理糙化，或 者兩種方式都進行。特別地，若導(dǎo)電層16是金的金屬層，那么用硫醇化 合物化學(xué)活化金表面在隨后附著聚合物層時是有優(yōu)勢的。在一個方面，金表面可以用a-巰基-PEG-o)-乙醛改性，隨后用3-氨丙基曱基丙烯酸酯 (3-minopr叩ylmethacrylate )處理，得到了可以在應(yīng)用聚合多孔單塊12的過 程中進行共聚合反應(yīng)的活性表面部分。多種含硫化合物及其衍生物(如硫 醇或二硫化物)可以用于改性金的導(dǎo)電面。如上所述，電極組合體IO可以包括已經(jīng)被施用到下面的多孔單塊12 的導(dǎo)電面聚合物14。電極組合體10可以通過在導(dǎo)電層16上制備多孔單 塊來制備，這種制備方式使得被施用的多孔單塊結(jié)合期望的表面特征，即 具有期望尺寸、形狀和排列的空穴、孔和/或缺陷。接著，多孔單塊可以 通過在其整個多孔結(jié)構(gòu)中施用期望的導(dǎo)電聚合物14而得到改性。多孔單 塊可以由導(dǎo)電材料或非導(dǎo)電材料制備，假設(shè)在導(dǎo)電聚合物14和導(dǎo)電層16 之間提供電連接。若多孔單塊12基本上是非導(dǎo)電的，則可以施用多孔單 塊以便暴露部分導(dǎo)電層，且因此被設(shè)置成與導(dǎo)電聚合物12電連通，如圖 1中的20所示。若多孔單塊本身是導(dǎo)電的，則多孔單塊本身可以起到直 接的電連接作用，而無需導(dǎo)電層。通常，導(dǎo)電層16在導(dǎo)電聚合物14和施 加的電壓源之間提供良好的電連接。特別有優(yōu)勢的多孔單塊可以由聚(丙烯酸)或聚(丙烯酸)共聚物的 三維多孔膜制備，其可以原位聚合且以共價鍵的方式鍵合到導(dǎo)電層16的 表面。多孔聚合物單塊膜可以通過選定的單體亞單元的自由基聚合反應(yīng)來 制備。單分子光引發(fā)劑和/或雙分子光引發(fā)劑可以用于引發(fā)光聚合反應(yīng)。 可以期望使用單分子光引發(fā)劑和雙分子光引發(fā)劑的組合，這樣即使存在 氧，系統(tǒng)也能夠進行乙烯基和次乙基單體的自由基聚合反應(yīng)。例如，合適的多孔聚合物單塊可以通過丙烯酸和亞曱基雙丙烯酰胺的 混合物的聚合反應(yīng)來制備，可以使用單分子光引發(fā)劑和雙分子光引發(fā)劑的 組合來進行此聚合反應(yīng)。合適的單分子光引發(fā)劑包括，但不限于，苯偶姻 酯、苯偶?？s酮、a-二烷氧基苯乙酮、a-羥基苯烷基酮、a-氨基烷基 -膦和?；趸ⅰ：线m的雙分子光引發(fā)劑通常需要諸如胺的共引發(fā)劑以 生成自由基。雙分子光引發(fā)劑包括，但不限于，二苯曱酮、瘞噸酮、二茂 鈦。在一個方面，釆用相分離/沉淀技術(shù)制備多孔聚合物單塊以便形成期 望的單塊孔隙率，以及由此而來的所得到的電極的孔隙率和/或表面特征。 多孔的聚(丙烯酸)單塊可以通過在成孔劑(一種有機溶劑)存在的條件 下的自由基聚合反應(yīng)得到沉淀，所述成孔劑如二噁烷、庚烷、正十五碳烷、乙醚和丁酮。包括丁酮(MEK)中的丙烯酸、亞曱基雙丙烯酰胺和單/雙 光引發(fā)劑的溶液薄膜可以利用UV-光源來光聚合。在聚合反應(yīng)過程的初 始階段，得到了透明的凝膠。隨著聚合反應(yīng)向高轉(zhuǎn)化率的方向進行，交聯(lián) 的聚合物不再溶于MEK且沉淀(導(dǎo)致相分離)并形成多孔的膜。聚合和 隨后的相分離可以用于形成具有期望孔隙率程度的聚合物單塊。通過原位 聚合獲得的多孔聚合物單塊通常呈現(xiàn)出良好的表面特征，且通常具有很少 的缺陷。所得到的聚合物單塊的孔隙率和孔徑可以通過選擇所采用的成孔 劑(溶劑)、特定的單體和聚合反應(yīng)參數(shù)來改變。多孔聚合物單塊的機械 性能還可以通過添加合適的交聯(lián)劑和/或選擇期望的共單體而得到改變。通常而言，當(dāng)多孔聚合物膜以共價鍵方式鍵合到基底上時，多孔單塊 的機械完整性就得到增強。例如，當(dāng)基底是玻璃時，利用反應(yīng)性的硅烷試 劑改性玻璃表面。如，通過在玻璃表面上使硅烷醇與(3-曱基丙烯酰氧 丙基)曱基二甲氧基硅烷反應(yīng)，形成了可以與丙烯酸進行共聚合反應(yīng)的可 聚合的曱基丙烯酰氧基，從而使多孔聚合物單塊以共價鍵的方式鍵合到玻 璃基底。在另一個方面，通過燒結(jié)聚合微粒來制備合適的多孔單塊。合適的微 粒可以從市場上購得，或者它們可以預(yù)先制備。例如，若微粒包括交聯(lián)的 聚(丙烯酰胺)時，合適的微粒可以經(jīng)由丙烯酰胺的反相乳液聚合來合成。 聚合過程可以靠諸如過二硫酸鉀熱的引發(fā)劑來引發(fā)。聚合反應(yīng)還可以在合 適的聚合反應(yīng)催化劑存在下進行，聚合反應(yīng)催化劑如四曱基乙二胺等。聚 合反應(yīng)還可以在期望的交聯(lián)劑存在下進行，交聯(lián)劑如N,N-亞曱基雙丙烯 酰胺等。交聯(lián)的聚(丙烯酰胺)微?？梢员患兓缤ㄟ^透析純化且通過 合適的有機溶劑沉淀收集。為了制備期望的多孔單塊，包含聚合微粒的組合物可以涂布到期望的 基底的表面上。通常，制備具有足夠交聯(lián)度的聚合微粒，在高溫下，微粒燒結(jié)或變成粘結(jié)的固體以得到具有期望孔隙率的多孔單塊。為了得到期望 的單塊特征，微粒配制劑可以包含增稠劑以控制單塊的厚度。增稠劑可以是，如二氧化硅觸變劑或者是諸如非交聯(lián)的聚(乙烯醇)或PAA的水溶性聚合物。微粒組合物可以通過旋模法、浸漬涂布、噴涂、輥涂或其他施用方法。所 得到的涂層通常在高溫下施加外壓來干燥。例如，氣動熱壓機可以用于燒 結(jié)微粒以形成多孔單塊。在燒結(jié)過程之后，存在的任何水溶性增稠劑可以 通過用水清洗多孔單塊去除。底漆可以用于改善燒結(jié)單塊對期望的基底的粘合力。例如，若基底是 玻璃時，底漆可以是硅烷衍生的表面劑。底漆還可以是非交聯(lián)的聚(丙烯 酸)層，原位聚合并以共價鍵的方式鍵合到基底表面上，如上所述。通常，當(dāng)多孔聚合物電極呈現(xiàn)更多開口的孔結(jié)構(gòu)是有優(yōu)勢的時，例如 在其中樣品溶液流經(jīng)電極組合體的應(yīng)用中，可以優(yōu)選由相分離/沉淀的單塊制備法得到的更多開口的孔結(jié)構(gòu)。上述聚合多孔單塊配制劑提供了水解穩(wěn)定性、對多孔單塊表面特征的 高度控制性以及成本有效性。然而，其他多種多孔單塊組合物也可以用于 制備具有期望孔隙率程度的單塊，其適于應(yīng)用合適的多孔電極組合體。例如，多孔單塊可以由碳形成。具體地說，多孔單塊可以由石友布、石友 墊、網(wǎng)狀玻璃碳、碳?xì)只蚱渌疾牧闲纬?。?dǎo)電粘合劑可以用于將碳多孔 單塊結(jié)合到導(dǎo)電層上?？梢允褂萌魏魏线m的導(dǎo)電層，包括如含有分散在含聚偏二氟乙烯(PVDF)的N-曱基吡咯烷酮的濃溶液中的碳黑粉末的糊狀 物。導(dǎo)電層可以包括，如金屬不銹鋼或金。隨后可以將導(dǎo)電面聚合物施用 到多孔單塊以形成期望的電極組合體。通過選擇具有會與施用的涂層相互作用的面的多孔單塊組合物，可以 有利于施用導(dǎo)電層14。例如，多孔單塊可以包括合適的官能團，如羧酸 基等，以使施用的導(dǎo)電聚合物可以離子形式或共價鍵的形式與多孔單塊相 互作用以增強粘合。導(dǎo)電聚合物可以利用化學(xué)氧化法施用到多孔單塊。例如，氯化鐵可以 用作前體吡咯和并噻吩的氧化劑，若多孔聚合物單塊呈現(xiàn)表面羧酸基，用氯化鐵處理多孔單塊通常導(dǎo)致Fe ( III )離子與羧酸酯基的結(jié)合。當(dāng)所得 到的載鐵的多孔聚合物單塊暴露于合適單體的溶液，如吡咯和并噻吩，氧 化的和導(dǎo)電的聚合物可以沉積到多孔單塊表面。應(yīng)該理解，多種類似的化 學(xué)氧化劑中的任何一種可以按這種方式使用。如，若多孔單塊面被胺部分 官能化，則過二硫酸鈉可以經(jīng)由銨基結(jié)合到表面，隨后用于氧化施用的聚 合物前體?？商娲?，導(dǎo)電聚合物層可以在化學(xué)氧化劑存在或者不存在下電化學(xué) 方法制備。特別地，若多孔聚合物單塊中存在的孔暴露了下面的導(dǎo)電層時， 導(dǎo)電聚合物可以從導(dǎo)電層本身的表面生長，從而在導(dǎo)電層16和導(dǎo)電聚合 物14之間形成有優(yōu)勢的電連接。各種反陰離子(摻雜劑)可以使用在此 方法中，以及由Li等人描述的"摻雜-去摻雜-再摻雜"技術(shù)(Synthetic Metal, 92， 121-126 ( 1998))可被利用以便提高所得到的導(dǎo)電聚合物的電 導(dǎo)率。導(dǎo)電聚合物層可以經(jīng)由化學(xué)氧化和/或電化學(xué)氧化任何合適的單體或 單體的組合來制備。正如本文使用的，合適的單體是一種一旦氧化，就會 生成聚合物的單體，該聚合物表現(xiàn)出足夠的電導(dǎo)率以用作電極表面層。通 常，所得到的聚合物可以可控的和可逆的方式被氧化和還原，從而控制聚 合物所表現(xiàn)的表面電荷。合適的單體包括，但不限于，乙炔、苯胺、呻唑、 ferrocenylenevinylene、。引咮、異硫茚、亞苯基、苯乙炔、苯碌u醚、酞菁、處 咯、喹喔啉、硒吩、硫氮化物、噢唑、硫茚、漆吩和乙烯基^哇，包括它 們的衍生物和其組合和子組合。在一個方面，可以通過化學(xué)和/或電化學(xué)氧化取代的p塞吩，通常是烷 基取代的噻吩來制備導(dǎo)電聚合物。用于制備導(dǎo)電聚合物的取代的噻吩除了 別的外，還可以包括3 -曱基嗥吩、3 -乙基p塞吩、3 -丙基p塞吩、3 _ 丁 基p塞p分、3 —戊基p塞p分、3—己基p塞卩分、3-5不己基p塞p分、3-主不己基—4 — 甲基噻吩、3 _苯基噻吩、3 -辛基噻吩、3 -癸基瘞吩、3 -十二烷基瘞吩、 3-甲氧基嗥吩、3- (2-曱氧基乙氧基)乙氧基曱基噻吩、3,4-乙烯二13氧噻吩、2,2' :5' ,2"-三噻吩、2,2' ，5' ,2〃 ，5〃 ，2"'四噻吩、六噻 吩，或其組合?？商娲?，或此外，導(dǎo)電聚合物可是瘞吩和其他衍生物的 共聚物，衍生物如聚(3，4-乙烯二氧p塞吩)-嵌段-聚(乙烯氧化物)。在特定的實施方案中，根據(jù)Chiang和McaDiarmid提出的方案 (Synthetic Metal,13，193畫205(1986))合成了不導(dǎo)電的聚苯胺?？扇苡贜-曱基吡咯烷酮(NMP)的不導(dǎo)電的聚苯胺可以施用到多孔單塊。接著， 化學(xué)氧化或電化學(xué)氧化所涂覆的聚苯胺以形成導(dǎo)電聚合物層。導(dǎo)電的聚苯 胺和帶負(fù)電的多孔聚合物單塊之間的離子相互作用，以及物理連結(jié)作用將 導(dǎo)電聚合物錨固到多孔單塊表面。當(dāng)羧酸基官能化多孔單塊時，這些羧酸 基可以作為導(dǎo)電聚合物的反陰離子。導(dǎo)電聚合物表面的外表面上的正電荷 隨后可以用于吸引和/或固定帶負(fù)電荷的分析物，且之后釆用電化學(xué)方法 使其呈中性以釋放這些俘獲的分析物。本文描述的多孔聚合物電極通常提供大的電極表面積。此增大的表面 積可以在選定的應(yīng)用方面提供諸多優(yōu)勢，這將在下文中討論。然而，表面 積也導(dǎo)致電極呈現(xiàn)出明顯的雙層背景容量。若不期望此背景信號，則可以 通過改變多孔電極的表面來削弱背景信號以使電極包括多個分離的導(dǎo)電 區(qū)域，此區(qū)域可以部分或完全被不導(dǎo)電的基底隔離。這種構(gòu)型可以隔離導(dǎo) 電區(qū)域，由此減少幾何面積，同時仍允許覆蓋各導(dǎo)電區(qū)域的擴散區(qū)。這樣 可以減小電流，同時仍對溶液相分析物進行最大量地取樣。所得到的電極 提供用于俘獲信號和法拉第信號的有效的大表面積，但具有減小的容量， 以及由此而來的減小的背景信號。例如，在某些方面，背景信號可以被減 小多達三個數(shù)量級。在一些實施方案中，具有多個孤立的導(dǎo)電區(qū)域的電極可以這樣制備 首先制備多孔聚合物電極，如上所述，然后用非多孔的和不導(dǎo)電的材料填 充多孔電極組合體內(nèi)的孑L。在一個方面，除了別的配制劑外，孔可以用低 粘度的雙組分環(huán)氧樹脂或潛在固化粘合劑填充。之后可以采用機械方式釋 放多個導(dǎo)電區(qū)域，如通過拋光、砂紙打磨、鉆孔或其他成形技術(shù)以顯示不 導(dǎo)電基底內(nèi)的導(dǎo)電聚合物孤立區(qū)。這種導(dǎo)電的孤立區(qū)可以具有納米到微米 數(shù)量級的直徑。在一個方面，如圖3所示，暴露出被填充的電極基底的表面，形成平 面電極組合體20。暴露的電極面22包括被不導(dǎo)電材料、或者不導(dǎo)電的多 孔單塊26、或者不導(dǎo)電的填充材料28分隔的導(dǎo)電區(qū)域24。雖然圖3闡釋 了元件24、 26和28的一些相對的尺寸和分布，但是這些尺寸和分布是示 例性的，且可以根據(jù)使用者的需要而改變。可替代地，具有孤立的導(dǎo)電區(qū)域和多孔電極基底的優(yōu)勢可以通過在填 充的電極基底中鉆出或以其他方式機械成形出通道來獲得，以形成多孔電 極組合體30,如圖4所示。所得到的通道32暴露了不導(dǎo)電的填充材料36 和多孔單塊38內(nèi)的導(dǎo)電聚合物34的孤立區(qū)域。通道可以隨機分布，或按 規(guī)則的陣列設(shè)置。所得到的電極組合體使感興趣的樣品流經(jīng)或流過電極， 類似于上述多孔電極組合體，且具有減小的背景信號的額外優(yōu)勢。在另一個實施例中，如果圖1中的多孔聚合物電極10的空穴17用不 導(dǎo)電的填充材料填充，如上所述，且電極的上面和下面也被覆蓋，那么多 孔電極基底可以通過機械成形出穿過圓柱形基底的通道來制備，如圖5的 橫截面圖所示。電極基底40包括用導(dǎo)電聚合物42涂覆的不導(dǎo)電的多孔單 塊41，且形成的空穴用不導(dǎo)電的填充物43填充。導(dǎo)電聚合物42的至少 一部分與導(dǎo)電層44電"l妻觸。通道46沿著電^l組合體的圓柱軸延伸，乂人而 暴露通道內(nèi)表面上的導(dǎo)電聚合物42的至少一部分，并使溶液流經(jīng)電極組 合體。電極基底可以包括具有任何合適的形狀、通道數(shù)目和陣列幾何形狀 的通道陣列。作為機械成形的可替代方法，不導(dǎo)電的填充材料可以包括光致抗蝕劑 材料。在此方面，選定區(qū)域的負(fù)型光刻膠(negative resist )的發(fā)光和顯影也 可以暴露3瓜立的導(dǎo)電孤立區(qū)。在可替代的方面，如圖6所示，電極組合體47可以包括制備在形成 于不導(dǎo)電基底49內(nèi)的孔或孔洞中的導(dǎo)電多孔聚合物電極塞48的陣列。此 類型的電極組合體可以通過在不導(dǎo)電基底內(nèi)的合適的孔洞或孔中聚合多 孔電極基底(如上所述)來制備。電極組合體47也可以結(jié)合與多孔聚合 物電極塞(未顯示)電連接的導(dǎo)電材料，如包括銅、金或其他足夠惰性且 充分導(dǎo)電的材料。示例性的應(yīng)用本文描述的多孔聚合物電極組合體在電化學(xué)應(yīng)用方面擁有多種有優(yōu) 勢的特性，所述應(yīng)用包括，但不限于在電勢測定法、伏安法、極化和滴定 法中的應(yīng)用。具體地說，電極表面的不規(guī)則的和可定制的表面特征使研究 人員研究了多種生物電子現(xiàn)象。另外，多孔聚合物電極的表面可以易于通 過選擇合適的單體前體，或通過表面的化學(xué)改性被定制，這在本領(lǐng)域中很 容易理解。多孔聚合物電極可以有利于檢測、量化、穩(wěn)定化、表征和/或純化分 析物。多孔聚合物電極可以用在活體內(nèi)或活體外。通常，多孔聚合物電極 可以用于一方法中，該方法包括使電極與感興趣的分析物接觸，以及將電 勢施加于電極。若多孔聚合物電極與選定的分析物一起使用時，分析物通常是帶電的 物質(zhì)，或可以被氧化或還原以生成帶電的物質(zhì)。通過改變多孔聚合物電極 的電勢，帶電的分析物物質(zhì)可以被俘獲和/或濃縮和/或釋放。通常，將電 極基底的孔隙率選擇成與期望的帶電分析物互補并在空間中相互作用。也 就是說，電極表面上存在的孔洞具有合適的尺寸以接納帶電分析物。優(yōu)選用。因此，多孔聚合物電極有利于俘獲期望的分析物，不依賴于擴散方向 且能提供改進的檢測敏感度。具有合適的電荷、尺度和形狀的任何分析物可以是用于所公開電極的 合適的分析物，包括被改性以含有以共價鍵方式或者以非共價鍵方式與分 析物相連的電化學(xué)活性標(biāo)記物的分析物。分析物通常是生物分子。生物分 子可以是帶正電的或是帶負(fù)電的，且可以包括，如多肽、碳水化合物和核 酸聚合物。特別對分析物是核酸聚合物來說，核酸聚合物可以核酸片段、低聚核 苷酸或具有二級或三級結(jié)構(gòu)的較大的核酸聚合物存在。例如，核酸片段可 以含有單、雙、和/或三鏈結(jié)構(gòu)。核酸可以是小的片段，或可以任選地含有至少8個堿基或堿基對。分析物可以是為RNA或DNA的核酸聚合物、 或其混合物或其雜合物。任何DNA任選地是單、雙、三或四鏈DNA;RNA任選地是單鏈(、、ss〃 )或雙鏈("ds〃 )。核酸聚合物可以是天 然的聚合物(生物來源的)或合成的聚合物(人工改性的或制備的)。核酸聚合物包括改性的核苷堿基，堿基可以包括，但不限于，4-乙 酰胞嘧啶核苷、5 -(羧羥曱基)尿嘧啶核苷、2' - O -曱基胞嘧啶核苷、 5-羧曱基氨曱基-2-硫代尿嘧啶核苷、5-羧曱基氨曱基尿嘧啶核苷、2 '-O-曱基假尿嘧啶核苷、卩-D-半乳糖Q核苷、2' -O-曱基鳥嘌 呤核苷、次黃嘌呤核苷、N6-異戊烯基腺嘌呤核苷、1 -曱基腺嘌呤核苷、1- 曱基假尿嘧啶核苷、1-曱基鳥嘌呤核苷、1-曱基次黃嘌呤核苷、2,2 -二曱基鳥噤呤核香、2-曱基腺嘌呤核苷、2-曱基鳥噤呤核苷、3-曱 基胞嘧啶核苷、5-曱基胞嘧啶核苷、N6-曱基腺嘌呤核苷、7-曱基鳥 嘌呤核苷、5-曱基氨曱基尿嘧啶核苷、5-曱氧基氨曱基-2-硫代尿嘧 啶核苷、卩-D-甘露糖Q核苷、5-曱氧基羧曱基-2-硫代尿嘧咬核苷、 5-曱氧基羧曱基尿嘧啶核苷、、5-曱氧基尿嘧啶核苷、2-曱基硫代-N6-異戊烯基腺噪呤核苷、N( (9-(3-D-呔喃核糖-2-曱基碌u代噤 呤-6 -基)氨基曱酰)蘇氨酸、N ( ( 9 - (3 - D -呔喃核糖噤呤-6 -基) N-甲基氨基甲酰)蘇氨酸、尿嘧啶核苷-5-羥基乙酸-甲基酯、尿嘧 咬核苷-5-羥基乙酸、wybutoxosine、假尿嘧咬核苷、核苦、5-曱基-2 -硫代尿嘧啶核苷、2 -硫代胞嘧啶核苦、5 -曱基-2 -硫代尿嘧啶核苷、2- 硫代尿嘧咬核苷、4-硫代尿嘧啶核苦、5-曱基尿嘧啶核苷、N( (9 —P _ D -吹喃核斗唐嘌p令—6 _基)-氨基曱酰)蘇氨酸、2, — O —曱基_ 5 -曱基尿嘧啶核苦、2' - O -曱基尿嘧啶核苷、wybutosine、 3 - ( 3 -氨基_ 3 -羧基-丙基)尿嘧啶核苷和(acp3 ) u。核酸聚合物分析物可以任選地以凝聚相存在，如染色體。核酸聚合物 任選地含有一個或多個改性的堿基或連接或者含有非共價鍵方式或共價 鍵方式連接的標(biāo)記物。例如，改性的堿基可以是天然存在的改性堿基或者 是合成改變的堿基。核酸聚合物還可以是，或可以包括肽核酸，如N- (2 -氨乙基甘氨酸單元)。核酸聚合物可以通過反應(yīng)性官能基改性，或被共 軛的物質(zhì)取代。在一個方面，核酸聚合物通過用于電化學(xué)檢測的電化學(xué)活 性標(biāo)記物的連4妄來改性。分析物溶液可以是，或可以衍生自由除了別的之外的血樣、尿樣、swipe、或涂片制備的生物樣品?？商娲?，樣品可以是由除了別的之外 的氣體樣品、水樣品或土壤樣品制備的常規(guī)樣品。可以通過從生物結(jié)構(gòu) (如，從裂解的細(xì)胞、組織、有機體或細(xì)胞器官)中提取來獲得分析物溶 液。樣品通常是含水的，但可以含有生物相容的有機溶劑、緩沖劑、無機 鹽、和/或本領(lǐng)域中用于分析溶液的其他已知組分。感興趣的分析物通常以根據(jù)本領(lǐng)域中通常已知的方法制備的含水的、 主要含水的或者與水混溶的溶液形式存在。使分析物溶液接觸多孔聚合物 電極的任何方法通常都是使分析物接觸電極的可接受的方法。在一個方 面，電極被浸入分析物溶液中。在另一個方面，分析物溶液施用到電極。 若電極結(jié)合進裝置或設(shè)備中時，裝置或設(shè)備可以包括用于接觸或以其他方 式制備分析物溶液的合適的射流元件(fluidics)。色譜柱可以放置到多孔 聚合物電極的上游，色i普柱可以被構(gòu)建成進行過濾、分離、離析和預(yù)先俘 獲/釋放生物分子或細(xì)胞的其中一種或多種?？商娲?，或此外，多孔聚合物電極可以進行上述功能。多孔聚合物 電極可以結(jié)合入作為微孔板、PCR板或硅芯片的一部分的裝置或設(shè)備中。 在一個方面，多孔聚合物電極結(jié)合入設(shè)備中以使分析物溶液流經(jīng)多孔聚合 物電極，如圓柱形電極組合體的多孔基底，如圖1所示。可替代地，多孔 聚合物電極適用于浸入分析物溶液中(即，浸量尺(dipstick)),如平 面電4及組合體，如圖2所示的。本文描述的多孔聚合物電極組合體在電化學(xué)應(yīng)用方面擁有多種有利 性能，電化學(xué)應(yīng)用包括，但不限于，電位分析、伏安法、極譜分析法和電 導(dǎo)分析法。特別地，電極表面的不規(guī)則和可定制的表面特征使得研究人員 研究了多種生物電現(xiàn)象。另外，多孔聚合物電極的表面可以通過選擇合適 的單體前體，或者通過表面改性而易于定制，這在本領(lǐng)域中易于被理解。多孔聚合物電極可以有利于檢測、量化、固定、表征和/或純化分析 物。多孔聚合物電極可以用在活體內(nèi)或活體外。通常，多孔聚合物電極可 以用于一方法中，該方法包括使電才及與感興趣的分析物接觸，以及向電招_ 施加電勢。本文描述的多孔聚合物電極特別適于結(jié)合入微射流元件，如那些方法。通常，向電極表面施加電勢或者改變施加的電勢，并確定所得到的 電流?？商娲?，電勢可以保持在選定的值，且電流的變化隨時間測定， 或者可以施加恒定的電流并測定所得到的電壓。存在的分析物可以被定量 檢測，或分析物的量可以定量測定，通常與基準(zhǔn)進行比較，如相同的或類 似的分析物的已知量。通過存在的電化學(xué)標(biāo)記物可以改進檢測和量化，電 化學(xué)標(biāo)記物以共價鍵方式或以非共價鍵方式與分析物相連。通過將電化學(xué)響應(yīng)的存在和/或強度與另一種響應(yīng)(如，書f生自相同 樣品在不同時間的類似測量和/或在任意時間的另一種樣品)和/或校準(zhǔn)用 基準(zhǔn)(如，衍生自校準(zhǔn)曲線，期望響應(yīng)的計算，和/或電化學(xué)活性參照材 料)進行比較，通常可以執(zhí)行此相關(guān)性。所公開的多孔聚合物電極的高表面積可以提高分析物的檢測靈敏度。 特別是當(dāng)分析物是帶電的分析物，且合適的電勢施加到電極以俘獲分析物 時。在一個方面，多孔聚合物電極可以通過靜電方式將分析物吸引到電極 表面來用于俘獲和/或濃縮帶電的分析物。通過俘獲來自流動樣品的分析 物，如樣品可以纟皮清除分析物。在本發(fā)明的一個方面，合適的電勢可以施加到電極以俘獲和/或濃縮 分析物，以使即便在去除施加的電勢后，分析物仍保留在電極上。在此方 面，通過施加相反極性的電勢釋放俘獲的分析物。在本發(fā)明的另 一個方面，合適的電勢可以施加到電極以俘獲和/或濃 縮分析物，以及當(dāng)去除所施加的電勢，則所俘獲的分析物可以釋放到溶液， 用于收集或進一步鑒定。當(dāng)分析物是核酸或核酸片段時，這是特別有優(yōu)勢 的應(yīng)用。例如，帶電的分析物可以是呈現(xiàn)完全負(fù)電荷的核酸聚合物。通過向多 孔聚合物電極施加正電荷，以及通過選擇具有與感興趣的核酸聚合物互補 的孔和表面特征的電極，則可以在電極表面俘獲和濃縮核酸聚合物。在一 個方面，多孔聚合物電極可以在正氧化態(tài)和中性還原態(tài)之間切換，且這種 可逆性用于俘獲和釋放帶負(fù)電荷的核酸片段。特別地，多孔聚合物電極可以用于檢測和/或量化因核酸擴增形成的 核酸片段。若分析物是核酸擴增過程的產(chǎn)物或副產(chǎn)物，那么核酸擴增過程可以包括除了別的外，PCR(聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng))、OLA(寡核苦酸連接技 術(shù))，等溫方法如RPA (重組酶聚合酶擴增術(shù))、HAD、 NASBA (依賴 核酸序列的擴增術(shù))、LAMP (環(huán)介導(dǎo)等溫擴增術(shù))、EXPAR(指數(shù)擴增 反應(yīng))或SDA (鏈置換擴增術(shù))?？商娲?，核酸或核酸片段可以是天然存在的核酸。天然存在的核酸 可以衍生自生物樣品，該樣品優(yōu)選由除了別的之外的血樣、尿樣、swipe、 或涂片制備的生物樣品?？梢酝ㄟ^從生物結(jié)構(gòu)(如，從裂解的細(xì)胞、組織、 有機體或細(xì)胞器官)，如活的或死的細(xì)胞，或血漿或細(xì)胞培養(yǎng)物上清液中 提取來獲得核酸?？商娲?，核酸可以衍生自由除了別的之外的氣體樣品、 水樣品或土壤樣品制備的常規(guī)樣品。電化學(xué)系統(tǒng)中的背景噪音來自測量系統(tǒng)和電容充電電流中的固有的 背景電流。因為這些電流可以是低電流的，所以用電化學(xué)設(shè)備比利用其他 檢測方法的設(shè)備可以獲得更好的信噪比和靈敏度。而且，因為電化學(xué)方法 通常采用低電流和低電壓，所以結(jié)合了多孔聚合物電極的設(shè)備通常并不要 求大的、貴的和大量的電供應(yīng)。這與光檢測方法要求光源的設(shè)備相比是有 優(yōu)勢的，因為基于電化學(xué)的設(shè)備通常并不需要光學(xué)部件，如光源、鏡子、 濾光器、支撐機械或移動機械。因此，基于電化學(xué)的設(shè)備放置于便攜式和 /或手持式設(shè)備中使用。這樣的裝置通常包括多孔聚合物電極組合體，構(gòu)建成控制施加到電極 的電勢的控制器以及樣品夾和/或用于制備樣品溶液的合適的射流元件。實施例1大約3mm x 5mm x 15mm的一部分網(wǎng)狀玻璃碳(RVC )泡沫材料(平 均孔徑約60)am, 12- 15%的密度，加利福尼亞州，奧克蘭的ERG Materials and Aerospace Corp.)通過在丙酮中清洗且在氮氣氛下干燥來進行清潔。 利用鱷魚夾實現(xiàn)對泡沫材料的電接觸。將RVC電極浸入攪拌過的乙腈 含有35mM 3 -曱氧基瘞吩和10mM高氯酸鈉的去離子水的比為1: 3的 溶液中。RVC接觸溶液的面積大約是3mmx5mmx8mm。在相對于Ag/AgCl的1.4V下，利用鉑箔輔助電極電化學(xué)聚合曱氧基噻吩300秒。 活化過程顯示在圖7的曲線中。聚合后，從溶液中取出電極，用水清洗并 放回到10mM的高氯酸鈉溶液中。接著進行循環(huán)伏安法(20mV/s)以在示。實施例2顯微鏡玻璃蓋片的丙烯酸酯化的(acrylation ):蓋片在1 %的SDS溶 液中經(jīng)聲波處理15分鐘，然后用DI水清洗并在ll(TC下干燥。接著在 Piranha溶液中將清潔后的蓋玻片經(jīng)聲波處理60分鐘，用大量的DI水清 洗，然后在110。C下干燥IO分鐘。向120ml曱醇中添加40nL1.0M的乙酸， 從而形成4.5-5.0的pH。在環(huán)境溫度下，向酸化曱醇中添加3.0mL的(3 -丙烯酰氧基丙基)曱基二甲氧基硅烷，且攪拌10分鐘。經(jīng)Piranha處理 的玻璃蓋片浸入甲硅烷基化劑10分鐘，然后取出來，再短暫浸入丙酮， 以及在使用前，在環(huán)境溫度下豎放到玻璃蒸發(fā)i下16小時。實施例3根據(jù)丙烯酸制備多孔聚合物單塊如圖9示意性地顯示，通過將玻璃 蓋片50的丙烯酸酯化的表面面向PFTE塊52的拋光表面來制備夾層組合 體(參見圖9)。長方形且由壓力敏感粘合劑膠帶制成的10- 10(Him厚的 薄墊片54用于分隔并界定玻璃蓋片和PFTE塊之間的空間。通過在環(huán)境溫度下將0.64g (8.60mmo1)丙烯酸、2.63g ( 20.0mmo1) 丙烯酸丁酯、1.71g (9.96mmo1)乙二醇二丙烯酸酯、0.096g ( 0.52mmo1) 苯甲酮和0.094g (0.47mmo1)乙基4 - ( 二曱氨基)苯曱酸酯混合來制備 預(yù)聚合物溶液。向2mL試樣量的預(yù)聚合物溶液中添加2mL十五烷(成 孔劑)以獲得澄清的水溶液。利用注射器將20-10(VL試樣量的澄清水 溶液56引入丙烯酸酯化的玻璃蓋片和PFTE塊之間的空間。將組合體(玻璃蓋片面朝上)置于150瓦的UV燈(紐約州Westbury 的Spectronics Corp.的Spectroline BIB - 150P UV燈)下6英寸來引發(fā)預(yù)聚 合物的光聚合。在光聚合后，抬升PFTE塊并取走墊片。用丁酮清洗所得 到的化學(xué)鍵合的聚合物膜并用氮氣流干燥以得到多孔聚合物膜58。實施例4將多孔聚合物單塊制備在玻璃毛細(xì)管內(nèi)根據(jù)上述的一般過程將 1.5mm I.D.且10cm長的玻璃毛細(xì)管60的內(nèi)表面處理成丙烯酸酯化的表 面。將3.82g ( 53.02mmol)丙烯酸、l.Og ( 6.50mmol) N,N—亞曱基雙丙 烯酰胺、0.42g (4.20mmol)曱基丙烯酸曱酯、0.147g (O細(xì)mmol)苯曱 酮和0.16g (0.82mmol)乙基4 - (二曱氨基)苯曱酸酯溶解在丁酮(成 孔劑)中來制備單體溶液。如圖IO示意性地顯示，毛細(xì)管的末端用橡膠 隔膜61密封。利用注射器，試樣量的此單體溶液62用于填充丙烯酸酯處 理的表面，如下面的圖2所示。黑膠帶用作掩模64，以將毛細(xì)管的中心 部分暴露于UV燈下1 - IO分鐘。在光聚合結(jié)束時，新的丁酮注入毛細(xì)管 中以沖洗掉未反應(yīng)的任何單體。將氮氣通過毛細(xì)管來蒸發(fā)殘余的溶劑，從 而在毛細(xì)管的中間形成多孔聚合物填料66。根據(jù)通常的試驗方案制備的典型多孔單塊的形態(tài)特征顯示在圖11 中。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員可以通過改變單體溶液中的每一種組分的組成 和濃度來改變孔隙率和孔徑。實施例5用于制備和表征涂覆有聚(3 - 丁基噻吩_ 2，5 - 二基)的平面玻璃碳 電極的一般過程向聚丙稀微離心管中的1.0ml硝基苯中添加2.3g聚(3 -丁基噻吩_ 2,5 - 二基)(Aldrich Chemical)。此混合物經(jīng)聲波處理10 分鐘，渦旋5分鐘以及翻轉(zhuǎn)16小時以得到棕黑色溶液。使用聚丙烯注射 器和0.2fxPTFE過濾膜(Pall Gelman Laboratory, Ann Arbor, MI)過濾溶'液。 的過濾溶液液滴置于直徑3mm的玻璃碳圓盤電極(Cypress Systems, Chelmsford, MA)的清潔并拋光過的表面上。在對流爐中將溶劑在5(TC下 蒸發(fā)3小時。配備有鉑線輔助電極和銀/氯化4艮參比電極(Cypress Systems, Chelmsford, MA)的電化學(xué)工作站用在使用所得到的改性電極的循環(huán)伏安 法中。所采用的電解液是0.1M的含有0.1wt%Tween 20的高氯酸鈉的含 水溶液(Aldrich Chemical, Milwaukee, WI)。通常的掃描速率是每秒20 -50mv。圖12顯示了在約0.60和0.95伏時具有兩個氧化峰的典型循環(huán)伏安曲線。實施例6用于制備和表征涂覆有聚(3 - 丁基噻吩-2,5 - 二基)的網(wǎng)狀玻璃碳 電極的一般過程通過將直徑3mm且長5mm的網(wǎng)狀玻璃碳(RVC )的圓 柱塞(從ERG, Oakland, CA獲得)連接到直徑3mm且長7cm的使用導(dǎo)電 的銀環(huán)氧樹脂(EPO - TEK E2101, Epoxy Technology, Billerica, MA )的 玻璃碳棒的鋒利尖端來制備多孔玻璃碳電極。多孔電極短暫浸入按照如上 所述的方法制造的聚(3-丁基卩塞吩-2,5-二基)的過濾溶液中RVC之 上3mm的深度。使用前，取出電極，抖動掉過多的溶液，然后在對流爐 中干燥電極16小時。圖13顯示了根據(jù)此一般的試驗方案制備的典型電極 的形態(tài)。記錄了使用前述同樣設(shè)置的電極并在同樣的試驗條件下的循環(huán)伏 安曲線，如圖14所示。雖然參考前述操作原理和優(yōu)選的實施方案顯示并描述了本發(fā)明，但是 應(yīng)該理解本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以進行形式和細(xì)節(jié)上的各種變化而并不偏 離本發(fā)明的主旨和范圍。本發(fā)明期望包括落入所附權(quán)利要求的范圍內(nèi)的所 有這樣的改變、修改和變化。
權(quán)利要求
1.一種多孔的聚合物電極組合體，其包括多孔單塊；導(dǎo)電聚合物，所述導(dǎo)電聚合物施用到所述多孔單塊的至少一部分，使得所述導(dǎo)電聚合物的表面界定多孔的表面特征；以及導(dǎo)電材料，所述導(dǎo)電材料與所述導(dǎo)電聚合物的至少一部分電接觸，所述導(dǎo)電材料適于提供至電源的電連接。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電極組合體，其中所述導(dǎo)電材料包括導(dǎo)電 金屬。
3. 如權(quán)利要求1所述的電極組合體，其還包括基底，所述基底適于 支撐所述多孔單塊和所述導(dǎo)電聚合物。
4. 如權(quán)利要求1所述的電極組合體，其中所述多孔單塊包括聚(丙 烯酸)聚合物或共聚物。
5. 如權(quán)利要求4所述的電極組合體，其中所述多孔單塊采用相分離 和沉淀技術(shù)制備。
6. 如權(quán)利要求4所述的電極組合體，其中所述多孔單塊通過燒結(jié)聚 合微粒制備。
7. 如權(quán)利要求1所述的電極組合體，其中所述多孔單塊是多孔的碳 單塊。
8. 如權(quán)利要求1所述的電極組合體，其中所述多孔單塊具有大孔的 表面特征。
9. 如權(quán)利要求1所述的電極組合體，其中所述多孔單塊包括具有約 2jam到約100pm直徑的孔。
10. 如權(quán)利要求1所述的電極組合體，其中所述導(dǎo)電聚合物包括導(dǎo)電 的聚噻吩聚合物或共聚物。
11. 如權(quán)利要求1所述的電極組合體，其中所述施用的導(dǎo)電聚合物具有約IOA到約5pm的厚度。
12. 如權(quán)利要求1所述的電極組合體，其中所述施用的導(dǎo)電聚合物具 有約5nm到約1000nm的厚度。
13. —種多孔聚合物電極組合體，其包括 大孔單塊；導(dǎo)電聚合物，所述導(dǎo)電聚合物施用到所述大孔單塊的至少一部分，使 得所述導(dǎo)電聚合物的表面界定大孔的表面特征；以及導(dǎo)電材料，所述導(dǎo)電材料與所述導(dǎo)電聚合物的至少一部分電接觸，所 述導(dǎo)電材料適于提供至電源的電連接。
14. 如權(quán)利要求13所述的電極組合體，其中所述大孔單塊包括具有 約2jim到約100pm直徑的孔。
15. —種多孔聚合物電極組合體，其包括 基底；布置在所述基底上的導(dǎo)電層； 布置在所述導(dǎo)電層上的多孔單塊；以及施用到所述多孔單塊的導(dǎo)電聚合物，使得所述導(dǎo)電聚合物至少部分界 定存在于所述多孔單塊中的孔，以及使得在所述導(dǎo)電層和所述導(dǎo)電聚合物 之間形成電連才矣。
16. —種電4及組合體，其包括 不導(dǎo)電的多孔單塊；填充所述多孔單塊的孔的無孔且不導(dǎo)電的填充材料；以及布置在所述單塊的孔中且置于所述單塊和所述填充材料之間的導(dǎo)電 聚合物。
17. 如權(quán)利要求16所述的電極組合體，其中所述電極組合體的表面 暴露至少部分被不導(dǎo)電的填充材料和不導(dǎo)電的單塊隔離的多個導(dǎo)電區(qū)域。
18. 如權(quán)利要求16所述的電極組合體，其中所述電極組合體內(nèi)存在 的通道暴露至少部分被不導(dǎo)電的填充材料和不導(dǎo)電的單塊隔離的多個導(dǎo)電區(qū)域。
19. 一種電化學(xué)設(shè)備，其包括多孔聚合物電極，其中所述多孔聚合物 電極包括多孔單塊；導(dǎo)電聚合物，所述導(dǎo)電聚合物施用到所述多孔單塊的至少一部分，使 得所述導(dǎo)電聚合物的表面界定多孔的表面特征；以及導(dǎo)電材料，所述導(dǎo)電材料與所述導(dǎo)電聚合物的至少一部分電接觸，所 述導(dǎo)電材料適于提供至電源的電連接。
20. 如權(quán)利要求19所述的電化學(xué)設(shè)備，其還包括適于控制施加到所 述電極組合體的電勢的控制器。
21. 如權(quán)利要求19所述的電化學(xué)設(shè)備，其還包括用于使樣品溶液接 觸所述電極組合體的射流元件。
22. —種制造多孔聚合物電極組合體的方法，其包括 將大孔單塊施用到基底；將導(dǎo)電聚合物施用到所述大孔單塊，使得所述導(dǎo)電聚合物的表面特征 由存在于所述單塊中的孔界定。
23. 如權(quán)利要求22所述的方法，其還包括將導(dǎo)電材料施用到所述 基底以使所述導(dǎo)電材料置于所述基底和所述單塊之間，以及在所述導(dǎo)電材 料和所述導(dǎo)電聚合物之間建立電連接。
24. 如權(quán)利要求23所述的方法，其還包括改性所述導(dǎo)電材料的表面 以增強所述單塊的結(jié)合。
25. 如權(quán)利要求22所述的方法，其還包括改性所述單塊的表面以增 強所述導(dǎo)電聚合物的結(jié)合。
26. 如權(quán)利要求22所述的方法，其中將所述多孔單塊施用到所述基 底包括聚合物的相分離和沉淀。
27. 如權(quán)利要求22所述的方法，其中將所述多孔單塊施用到所述基 底包括在所述基底上燒結(jié)聚合物微粒。
28. 如權(quán)利要求22所述的方法，其中施用所述多孔單塊包括將碳組 合物施用到所述基底。
29. 如權(quán)利要求22所述的方法，其中施用所述導(dǎo)電聚合物的表面包 括合適單體的氧化聚合。
30. 如權(quán)利要求29所述的方法，其中施用所述導(dǎo)電聚合物的表面包 括化學(xué)氧化。
31. 如權(quán)利要求29所述的方法，其中施用所述導(dǎo)電聚合物的表面包 括電化學(xué)氧化。
32. —種分析樣品的方法，其包括使含有感興趣的分析物的樣品與電極組合體接觸；其中所述電極組合 體包括多孔單塊；導(dǎo)電聚合物，所述導(dǎo)電聚合物施用到所述多孔單塊的至少一部分，使 得所述導(dǎo)電聚合物的表面界定多孔的表面特征；以及導(dǎo)電材料，所述導(dǎo)電材料與所述導(dǎo)電聚合物的至少一部分電接觸，所 述導(dǎo)電材料適于提供至電源的電連接；以及將電勢施加到所述電極組合體。
33. 如 k利要求32所述的方法 生物分子。
34. 如權(quán)利要求32所述的方法 處的帶電的生物分子。
35. 如權(quán)利要求32所述的方法 所述帶電荷的生物分子被釋放。
36. 如權(quán)利要求32所述的方法 所述帶電荷的生物分子未被釋放。
37. 如權(quán)利要求32所述的方法，其中所施加的電勢是正電勢。
38. 如權(quán)利要求32所述的方法，其中所述感興趣的分析物包括電化，其中所述感興趣的分析物是帶電的 ,其中所施加的電勢選定為俘獲電極 ,其還包括去除所施加的電勢，其中 ,其還包括去除所施加的電勢，其中學(xué)活性標(biāo)記物。
39. 如權(quán)利要求32所述的方法，其中所述分析物是核酸聚合物。
40. 如權(quán)利要求39所述的方法，其中所述分析物是DNA。
41. 如權(quán)利要求39所述的方法，其中所述核酸聚合物在擴增過程中 生成。
42. 如權(quán)利要求41所述的方法，其中所述擴增過程包括PCR、 OLA、 RPA、 HAD、 NASBA、 LAMP、 EXPAR或者SDA。
43. 如權(quán)利要求32所述的方法，其中所述多孔聚合物電極包括具有 孔的表面，所述孔具有合適的尺寸以與所述感興趣的分析物相互作用。
全文摘要
多孔聚合物電極組合體用于檢測或量化各種分析物。通過制備多孔單塊并將導(dǎo)電聚合物施用到單塊上，借助存在的導(dǎo)電聚合物以及下面的單塊的多孔性特征，就制備出兼具多個有利的導(dǎo)電性能的多孔基底。所得到的多孔電極可以用于定性分析或定量分析，以及俘獲和/或釋放選定的帶電的材料，如核酸。電極基底的孔還可以填充非導(dǎo)電的材料，從而形成具有多個不連續(xù)導(dǎo)電面的電極。
文檔編號G01N27/333GK101243316SQ200680030238
公開日2008年8月13日 申請日期2006年6月30日 優(yōu)先權(quán)日2005年6月30日
發(fā)明者克里斯蒂安·M·斯卡布, 奧瑞克·N·K·勞, 康拉德·佛爾斯蒂茨 申請人:阿普爾拉股份有限公司