探討以自組裝單層修飾之銅電極發展阻抗式適體感測器:以四環黴素類抗生素為例

Abstract

電化學生物感測器一般以較昂貴的惰性材料（例如:金電極）做為修飾感測元件之基材，電極成本可能阻礙實務的普及與應用。故本研究旨在以銅箔為材料製備銅電極，並利用硫醇基與銅的自組裝將適體與硫醇分子固定於電極表面以做為感測電極使用。本研究從市售銅箔材料加工製作銅電極，以二價與三價的氯化六氨合釕（Ru(NH3)6Cl2/Ru(NH3)6Cl3）氧化還原對，在-400 mV至-100 mV（vs. Ag/AgCl）的電位區間可有效地進行電化學方法（循環伏安法、電化學阻抗頻譜法、定頻阻抗量測法）分析銅電極界面的定性與半定量分析。以50%硝酸清洗25秒做為前處理程序可有效去除銅電極表面抗氧化層與雜質之效果，亦可以低濃度硝酸於較長時間清洗下達相同的前處理效力。適體固定化上展現了相當於金電極的阻抗變化，顯示有效的適體固定化成果，而以適體與1-己硫醇以依序修飾方式可製備共修飾的感測界面。評估長鏈分子（正十二烷基硫醇）與短鏈分子（1-己硫醇）所形成自組裝單層的界面電性，100 mM正十二烷基硫醇修飾9小時的電荷轉移電阻Rct大於500 kΩ，可於銅電極形成緻密的自組裝單層並依感測器量測需求調整對應單層緻密度的修飾時間。在交流電阻抗量測的體系下，電荷轉移電阻Rct變化遠較電雙層電容Cdl顯著，故以阻抗分析界面時有較佳解析力，然而經修飾短鏈1-己硫醇的銅電極於接觸不同離子強度溶液時顯示其界面的不穩定性，呈現適體和1-己硫醇修飾於銅電極做為感測界面輔以電化學阻抗譜法量測的困難性，若能在銅電極修飾緻密且穩定的感測界面輔以電容式量測是較可能的感測方案。