77
Стремление химиков-аналитиков к миниатюризации и унификации
аналитических платформ привело к объединению таких разных областей
науки и техники, как химия, физика,
инженерия, микроэлектроника, что
позволило создать миниатюрные и микрофлюидные системы для
мониторинга окружающей среды и контроля загрязнений на месте отбора
проб и в реальном времени. Совершенствование технологий,
направленных
на миниатюризацию анализа, в частности, изготовление «лаборатории на
чипе», свою очередь, позволило уменьшить объемы аналитов на 2-3 порядка
по сравнению с традиционными лабораторными подходами, снизить
стоимость анализа за счет
экономии расходных реагентов, улучшить
кинетику электрохимической реакции, устранив диффузионные ограничения
[1].
В основе создания микрофлюидной системы лежат, электроды,
изготовленные методом трафаретной печати, или, как
их принято называть,
«screen-printed» электроды (SPCE). Практика массового изготовления таких
электродов показывает, что выбор материала и технологии для трафаретной
печати, такие как природа и концентрация наносимого на диэлектрическую
подложку чипа наноматериала, позволяют печатать элементы с желаемыми
свойствами и близкими
техническими характеристиками, что делает
возможным наладить их массовое производство с низкими затратами.
В современных трех-электродных конструкциях SPCE (см.рис.1)
рабочий и вспомогательный электроды выполнены из углеродсодержащей
пасты, а Ag/AgCl электрод сравнения - из серебряной, входящих в состав
специальных чернил для струйных принтеров [2]. В
качестве материала
подложки обычно используется полиэтилентерефталат (ПЭТФ). Стандартные
размеры screen-printed электродов 10 мм × 28 мм × 0,35 мм. Сопротивление –
не более 20-40 Ом.
Как правило, screen-printed электроды применяются в комплекте с
электрохимическими
ячейками
различных
конструкций,
зачастую
выполненных из прозрачного оргстекла или метакрилата.
78
Рис.1. Схема
screen-printed электрода
Рис. 2. Схема регистрации
аналитического сигнала
screen-printed электрода.
Подключение сенсора к современному измерительно-задающему
устройству типа потенциостат или полярограф осуществляется также без
особого труда. Обработка аналитического
сигнала регламентируется
выбранной из меню интерфейса, программой (Рис.2).
Основное преимущество технологии изготовления и использования в
вольтамперометрическом анализе печатных электродов заключается в
миниатюрности создаваемых датчиков, их многофункциональности,
низкой
себестоимости и, следовательно, возможности их одноразового применения.
Последнее открывает широкие возможности в изготовлении различных хемо-
и биосенсорных систем, предназначенных для экспресс оценки ситуаций,
возникающих в результате производственных аварий, стихийных бедствий и
прочих чрезвычайных происшествий.
Do'stlaringiz bilan baham: