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原文传递一种基于单粒子碰撞的高灵敏多功能电化学检测方法

专利名称：	一种基于单粒子碰撞的高灵敏多功能电化学检测方法
摘要：	本发明公开了一种基于单粒子碰撞的高灵敏多功能电化学检测方法，该方法是将待测纳米粒子分散至电解液中形成悬浮液，对法拉第屏蔽箱的两电极体系进行校正，将法拉第屏蔽箱的两电极体系浸入所述悬浮液中，在工作电极上加上工作电压，通过电化学工作站检测反馈电流信号，通过电流信号结合理论模型进行分析，得到待测纳米粒子的包括尺寸分布、浓度、种类或单粒子电化学反应速率在内的目标参数。该方法需要的仪器设备简单、样品制备容易、信号获取速度块，有望成为新一代高灵敏、多功能电化学检测方法。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	湖南;43
申请人：	中南大学
发明人：	纪效波;徐为;侯红帅;邹国强
专利状态：	有效
申请日期：	2019-03-11T00:00:00+0800
发布日期：	2019-07-16T00:00:00+0800
申请号：	CN201910182325.9
公开号：	CN110018089A
代理机构：	长沙市融智专利事务所(普通合伙)
代理人：	张伟;魏娟
分类号：	G01N15/00(2006.01);G;G01;G01N;G01N15
申请人地址：	410083 湖南省长沙市岳麓区麓山南路932号
主权项：	1.一种基于单粒子碰撞的高灵敏多功能电化学检测方法，其特征在于：包括以下步骤： 1)将待测纳米粒子分散至电解液中形成悬浮液； 2)对法拉第屏蔽箱的两电极体系进行校正； 3)将法拉第屏蔽箱的两电极体系浸入所述悬浮液中，在工作电极上加上工作电压，通过电化学工作站检测反馈电流信号； 4)通过电流信号结合理论模型进行分析，得到待测纳米粒子的包括尺寸分布、浓度、种类或单粒子电化学反应速率在内的目标参数。 2.根据权利要求1所述的一种基于单粒子碰撞的高灵敏多功能电化学检测方法，其特征在于：所述待测纳米粒子在悬浮液中的浓度为0.1pM～10nM，待测纳米粒子的尺寸范围为10nm～100μm。 3.根据权利要求1或2所述的一种基于单粒子碰撞的高灵敏多功能电化学检测方法，其特征在于：所述待测纳米粒子包括无机纳米粒子或有机纳米粒子；所述无机纳米粒子包括金属纳米粒子、金属氧化物纳米粒子、电池电极材料粒子中至少一种；所述有机纳米粒子包括DNA、RNA、蛋白质、脂质体、囊泡、病毒、细胞、有机液滴中至少一种。 4.根据权利要求1或2所述的一种基于单粒子碰撞的高灵敏多功能电化学检测方法，其特征在于：所述电解液包括水相电解液或有机相电解液；所述水相电解液的溶质包括氯化锂、硝酸锂、高氯酸锂、硫酸锂、碳酸锂、氯化钠、硝酸钠、高氯酸钠、硫酸钠、盐酸钠中至少一种；所述有机电解液的溶剂包括碳酸乙烯酯、碳酸二乙酯、碳酸二甲酯、碳酸甲乙酯，碳酸丙烯酯、乙二醇二甲醚中至少一种；所述有机电解液的溶质包括六氟磷酸锂、三氟甲基磺酸锂、四氟硼酸锂、双氟磺酞亚胺锂、六氟磷酸钠、高氯酸锂、高氯酸钠中至少一种。 5.根据权利要求4所述的基于单粒子碰撞的高灵敏多功能电化学检测方法，其特征在于：所述电解液的浓度范围为1mM～1M。 6.根据权利要求1所述的基于单粒子碰撞的高灵敏多功能电化学检测方法，其特征在于：所述工作电极为圆盘微电极；所述圆盘微电极为碳、铂或金材料构成；所述圆盘微电极尺寸范围为1μm～50μm。 7.根据权利要求1或6所述的基于单粒子碰撞的高灵敏多功能电化学检测方法，其特征在于：所述工作电压应大于待测纳米粒子发生反应的氧化电压，或者小于其还原电压，过电位范围0.1V～5V。 8.根据权利要求1或6所述的基于单粒子碰撞的高灵敏多功能电化学检测方法，其特征在于：所述电化学工作站检测电流时间曲线，取样间隔时间范围为5ms～50ms。 9.根据权利要求1所述的基于单粒子碰撞的高灵敏、多功能电化学检测方法，其特征在于：所述电流信号包括峰值大小、平台值大小、峰积分值、平台积分值、峰频率、平台频率、峰形状、峰持续时间、平台持续时间中至少一种。 10.根据权利要求1所述的基于单粒子碰撞的高灵敏多功能电化学检测方法，其特征在于：测定待测纳米粒子的尺寸分布时，采用球体模型，由于每个确定的反应中，固定摩尔量的元素反应放出的电量也是固定的，根据峰积分值或者平台积分值得到反应总电量，计算出粒子中元素的总摩尔数，进一步计算出粒子总质量和总体积，假定粒子为球形，从而计算出粒子的直径；测定待测纳米粒子的浓度时，采用统计概率模型，由于粒子在溶液中的随机运动，其在特定的位置出现的概率与其浓度成正比，先用标准浓度的粒子进行检测，得到浓度与频率的线性方程，将实际检测的峰频率或平台频率值代入，即可得到浓度值；测定待测纳米粒子发生电化学反应的速率时，采用扩散模型，如果粒子内部扩散为决速步，则符合球形扩散模型，通过菲克扩散公式计算出电流的时间表达式，将公式转换成图形，得到一个快速上升，缓慢下降的尖峰形状，如果粒子与电解液界面扩散为决速步，则符合界面扩散模型，电流峰值大小仅与粒子表面积相关，得到门形状电流峰，如果电子转移为决速步，则符合电流模型，得到的电流峰值大小随电压的增大而呈指数倍增长；测定待测纳米粒子的种类时，采用球体模型、统计概率模型及扩散模型中至少一种综合分析。
所属类别：	发明专利