技术科普 | 生物传感器制备方法之丝网印刷法

柏医健康 1,227 2024-04-19

近年来,丝网印刷电极(Screen-Printed Electrodes,简称SPEs)因其低成本、易于制备和使用的特点,在生物传感器领域得到了广泛的应用。本篇文章将带大家简单了解下丝网印刷法制备生物传感器电极相关知识。

丝网印刷电极的组成

丝网印刷电极以丝网印版作为模具,具有良好的电化学性能和相对简单的制作工艺,制作的电极大小可以改变,具备微型化的潜能。丝网印刷电极一般包括印制电极的基片,基片上印有外部绝缘层和电极引线,同时基片上还印制有三个电极,分别为工作电极(WE)、参比电极(RE)以及辅助电极(CE),各电极与对应的引线相连,以此组成经典的电化学三电极体系。当然,根据测试需要也可以有更多个电极,如多参测试、加入阻抗识别、加入code编码等。

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柏医健康丝网印刷电极结构示意图

1.工作电极(Working Electrode):
工作电极是电化学反应发生的地方,通常由导电材料制成,如金属或导电聚合物。待测物质在此处发生反应,产生的电流信号通过工作电极接收。

2.参比电极(Reference Electrode):
参比电极是用来提供稳定的电位参考的电极。它与工作电极并联,通过在工作电极与参比电极之间施加固定的电位差,可以获得准确的电流信号。

3. 辅助电极(Counter Electrode):
辅助电极是用来平衡电流的电极,它与工作电极串联,通过提供相等但相反方向的电流,使得电化学反应可以持续进行。

丝网印刷电极的基底

丝网印刷电极的基底有柔性材质,例如:聚氯乙烯(PVC)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚碳酸酯(PC);还有硬性材质,例如:陶瓷、玻璃、铝片等。近些年来,丝网印刷电极大多采用柔性材质作为基底。

丝网印刷电极印刷制备过程

1.丝网印刷印制前:需要将油墨搅拌均匀并将粘度调整到设定范围内,开启真空吸附开关,将基板固定在承印平台上,并用印版夹持器将丝网网版固定好,在夹持点施加一定压力但不破坏网框;

2.印刷时:先调整好刮板的高度和速度,使刮板在运行过程中将印刷浆料均匀铺展在整个网版上,然后调节回墨刀的角度和速度,运行回墨刀使浆料在一定压力下压入网版的网孔中,并刮回多余的油墨;

3.印压完成后:丝网在张力的作用下自动回弹,使丝网与基片分离,得到预设浆料图案,然后送入烘道烘烤固化。

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丝网印刷电极印刷制备过程

柏医健康在生物传感器电极的解决方案

柏医健康研发的柔性电化学电极具备工艺简单、电化学性能稳定、批量一致性高等优势。无论是平面电极、微针电极都可以相近的工艺完成,灵活高效。公司研发的标准电极具备如下特性:

1.PI/LCP柔性基材,厚度规格:50um/75um/100um/125um/150um/175um等;
2.单层双面两电极体系;
3.外形可定制,支持切片。

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柏医健康生物电极解决方案

参考文献:
[1] 黄泓凯,段宁馨,邹玉婷,古飞燕,刘功良,赵晓娟.丝网印刷电极及其在重金属快速检测中的应用[J].分析测试学报,2022,41(11).
[2] 王永秋.丝网印刷电极在电化学生物传感器上的应用研究[J].网印工业,2018,(3).
[3] 陈平. 基于丝网印刷技术的生物传感器的研究[D].中南大学,2013.
[4] 高志强,高艳飞,黄济超,等. 基于丝网印刷的持续血糖监测试片的制备[J]. 数字印刷,2022,(4):174-179.

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