一种基于普鲁士蓝的无酶尿酸传感器制造技术

本发明专利技术提供一种检测精度高、速度快、性能稳定的基于普鲁士蓝的无酶尿酸传感器。该无酶尿酸传感器，包括依次叠接的基板、导线层和电极层，电极层包括对电极和工作电极，工作电极是基板上的普鲁士蓝碳浆涂层，普鲁士蓝碳浆由普鲁士蓝粉末与碳浆混合而成。对电极和工作电极具有各自的电极端子，对电极和工作电极分别通过第一导线与各自的电极端子连接，电极端子和第一导线均位于导线层，第一导线包括氯化银涂层和覆盖在氯化银涂层上的普鲁士蓝碳浆涂层。

An Enzyme-free Uric Acid Sensor Based on Prussian Blue

【技术实现步骤摘要】
一种基于普鲁士蓝的无酶尿酸传感器
本专利技术涉及电化学领域，具体地涉及一种基于普鲁士蓝的无酶尿酸传感器。
技术介绍
下面的
技术介绍
用于帮助读者理解本专利技术，而不能被认为是现有技术。目前电极的检测原理大多是将底物所对应的酶修饰到工作电极上，通过酶促反应来测得电信号，因此尿酸传感器一般采用尿酸酶法。但是，酶在工作电极上的固定条件比较苛刻，固定化过程中需要保持酶的活性不受影响，而且酶固定时温度和湿度都需要考虑。此外，尿酸酶的价格一般都比较昂贵，限制了它的使用范围，增加了电极试片的生产成本。普鲁士蓝具有优良的电化学可逆性、稳定性，用普鲁士蓝制备的无酶型尿酸传感器能够有效避免尿酸酶法检测的种种弊端。中国专利201510605173.0公开了一种普鲁士蓝/N-掺杂碳纳米复合材料的制备及应用，取2μL普鲁士蓝/N-掺杂碳纳米复合材料溶液将其滴加在丝网印刷电极的工作电极上，室温晾干；晾干后在滴加过材料的表面加无水乙醇稀释溶液，晾干后即得无酶型尿酸传感器。该专利的缺点在于：1、需要首先在基板上形成工作电极、然后在工作电极上涂覆普鲁士蓝/N-掺杂碳纳米复合材料，工艺复杂；而且普鲁士蓝/N-掺杂碳纳米复合材料容易从工作电极表面脱落，导致电极片的失效。2、普鲁士蓝/N-掺杂碳纳米复合材料的制备步骤复杂，增加了生产成本。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种检测精度高、速度快、性能稳定的基于普鲁士蓝的无酶尿酸传感器。本专利技术的目的还在于提供一种适用于大批量工业生产的基于普鲁士蓝的无酶尿酸传感器的制备方法。一种基于普鲁士蓝的无酶尿酸传感器，包括依次叠接的基板、导线层和电极层，电极层包括对电极和工作电极，工作电极具有普鲁士蓝碳浆，普鲁士蓝碳浆由普鲁士蓝粉末与碳浆混合而成。优选的，对电极是基板上的银涂层、氯化银涂层或银和氯化银的混合物涂层。进一步，工作电极是基板上的普鲁士蓝碳浆涂层；或者，工作电极包括印刷在基板上的碳浆涂层，碳浆涂层上有普鲁士蓝碳浆涂层。进一步，普鲁士蓝碳浆中普鲁士蓝的质量分数为0.5％～5％。进一步，对电极和工作电极具有各自的电极端子，对电极和工作电极分别通过第一导线与各自的电极端子连接，电极端子和第一导线均位于导线层，第一导线包括氯化银涂层和覆盖在氯化银涂层上的普鲁士蓝碳浆涂层。氯化银涂层夹在基板和普鲁士蓝碳浆涂层之间。优选的，电极端子由氯化银浆料印刷在基板上形成。进一步，导线层包括两个识别端子和用于连接两个识别端子的第二导线，识别端子和第二导线均包括氯化银涂层和覆盖在氯化银涂层上的普鲁士蓝碳浆涂层。进一步，该无酶尿酸传感器还包括依次叠接的绝缘层、双面胶层和亲水膜层，绝缘层叠接于电极层之上，绝缘层和双面胶层均设有缺口，缺口与对电极和工作电极相交，基板、绝缘层缺口、双面胶层缺口和亲水膜层共同形成用于将待测样本引流至工作电极和对电极的虹吸通道。优选的，绝缘层缺口和双面胶层缺口重合。优选的，缺口的形状是长方形、正方形、椭圆形或圆形。优选的，绝缘层由疏水性材料制备而成。例如，绝缘层可以是用溶有环氧树脂的有机溶剂印刷而成。进一步，亲水膜层具有透气孔，透气孔是设于亲水膜层上的通孔，透气孔与虹吸通道靠近基板中心的一端连接。进一步，普鲁士蓝碳浆是将普鲁士蓝粉加入碳浆中、用机械搅拌机搅拌200～500转，然后用超声波震荡仪超声搅拌10～60min形成的浆料。优选的，机械搅拌机搅拌300转，然后用超声波震荡仪超声搅拌30min。工作电极是普鲁士蓝碳浆涂层的情况：一种基于普鲁士蓝的无酶尿酸传感器的制备方法，依次包括以下步骤：1)普鲁士蓝粉末加入碳浆中进行混合、制备普鲁士蓝碳浆，普鲁士蓝碳浆中普鲁士蓝的质量分数为0.5％～5％；2)在基板上印刷普鲁士蓝碳浆形成普鲁士蓝碳浆涂层，普鲁士蓝碳浆涂层作为工作电极；3)烘干，烘干温度为80℃～100℃，烘干时间为8～15min。在一些情况下，把步骤2)替换成：在基板上滴加普鲁士蓝碳浆形成普鲁士蓝碳浆涂层，普鲁士蓝碳浆涂层作为工作电极。进一步，在步骤3)之后还依次包括以下步骤：4)将环氧树脂溶解在有机溶剂中，用溶有环氧树脂的有机溶剂在电极层上印刷绝缘层，烘干、使有机溶剂挥发，绝缘层具有与对电极和工作电极相交的缺口；5)在双面胶上制作缺口，将双面胶粘贴在绝缘层上，双面胶粘贴在绝缘层时、双面胶缺口与绝缘层缺口重合，双面胶的厚度为0.1～0.2mm；6)在双面胶上覆盖亲水膜层。工作电极包括碳浆涂层和普鲁士蓝碳浆涂层的情况：一种基于普鲁士蓝的无酶尿酸传感器的制备方法，依次包括以下步骤：1)在基板上印刷碳浆形成碳浆涂层、烘干；2)普鲁士蓝粉末加入碳浆中进行混合、制备普鲁士蓝碳浆，普鲁士蓝碳浆中普鲁士蓝的质量分数为0.5％～5％；3)在碳浆涂层上印刷普鲁士蓝碳浆形成普鲁士蓝碳浆涂层；4)烘干，烘干温度为80℃～100℃，烘干时间为8～15min。在一些情况下，把步骤3)替换成：在碳浆涂层上滴加普鲁士蓝碳浆形成普鲁士蓝碳浆涂层。进一步，在步骤4)之后还依次包括以下步骤：5)将环氧树脂溶解在有机溶剂中，用溶有环氧树脂的有机溶剂在电极层上印刷绝缘层，烘干、使有机溶剂挥发，绝缘层具有与对电极和工作电极相交的缺口；6)在双面胶上制作缺口，将双面胶粘贴在绝缘层上，双面胶粘贴在绝缘层时、双面胶缺口与绝缘层缺口重合，双面胶的厚度为0.1～0.2mm；7)在双面胶上覆盖亲水膜层。进一步，步骤1)之前将基板放在纯水中超声清洗、烘干。本专利技术的有益效果：1、普鲁士蓝碳浆中的普鲁士蓝质量分数为0.5％～5％，实现尿酸的无酶检测，而且传感器检测信号强、性能稳定、灵敏度高、准确度高、检测速度快，能够检测的尿酸浓度范围大。2、基板上的普鲁士蓝碳浆涂层可以直接形成工作电极，制备工艺简单、节约成本。3、导线层的第一导线、第二导线和识别端子均包括氯化银涂层和普鲁士蓝碳浆涂层，双涂层能够较好地避免氯化银涂层宽度较小、导线容易断路的问题；而且在印刷制备工作电极时、只需要对印刷模板进行改进；以滴加方式制备工作电极时、只需要在导线层相应区域滴加普鲁士蓝碳浆，即可在制备工作电极的同时使普鲁士蓝碳浆涂层覆盖在导线层的氯化银涂层上，工艺简单。4、普鲁士蓝碳浆印刷在基板上制备工作电极，适用于大规模工业生产，制备的工作电极厚度均一、不易脱落，无论是液体冲洗还是外物摩擦都不会对工作电极产生影响。附图说明图1是本专利技术一个实施例中无酶尿酸传感器的外观示意图。图2是本专利技术一个实施例中无酶尿酸传感器的基板、导线层、电极层、绝缘层、双面胶层和亲水膜层的示意图。图3是本专利技术实施例1中无酶尿酸传感器不同尿酸浓度下的时间-电流曲线。图4是本专利技术实施例1中无酶尿酸传感器的尿酸浓度-电流的线性拟合图。图5是本专利技术实施例2中无酶尿酸传感器在不同浓度尿酸溶液中循环伏安图。图6是本专利技术实施例2中无酶尿酸传感器不同尿酸浓度下的时间-电流曲线。图7是本专利技术实施例2中无酶尿酸传感器的尿酸浓度-电流的线性拟合图。图8是本专利技术实施例3中无酶尿酸传感器不同尿酸浓度下的时间-电流曲线。图9是本专利技术实施例3中无酶尿酸传感器的尿酸浓度-电流的线性拟合图。图10是本专利技术实施例4中无酶尿酸传感器不同尿酸浓度下的时间-电流曲线。图11是本专利技术实施例4中无酶尿酸传感器的尿酸浓度-电流的线性拟合图。图12是本专利技术实本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于普鲁士蓝的无酶尿酸传感器，包括依次叠接的基板、导线层和电极层，电极层包括对电极和工作电极，其特征在于：工作电极是基板上的普鲁士蓝碳浆涂层，普鲁士蓝碳浆由普鲁士蓝粉末与碳浆混合而成。

【技术特征摘要】
1.一种基于普鲁士蓝的无酶尿酸传感器，包括依次叠接的基板、导线层和电极层，电极层包括对电极和工作电极，其特征在于：工作电极是基板上的普鲁士蓝碳浆涂层，普鲁士蓝碳浆由普鲁士蓝粉末与碳浆混合而成。2.如权利要求1所述的基于普鲁士蓝的无酶尿酸传感器，其特征在于：对电极和工作电极具有各自的电极端子，对电极和工作电极分别通过第一导线与各自的电极端子连接，电极端子和第一导线均位于导线层，第一导线包括氯化银涂层和覆盖在氯化银涂层上的普鲁士蓝碳浆涂层。3.如权利要求2所述的基于普鲁士蓝的无酶尿酸传感器，其特征在于：导线层包括两个识别端子和用于连接两个识别端子的第二导线，识别端子和第二导线均包括氯化银涂层和覆盖在氯化银涂层上的普鲁士蓝碳浆涂层。4.如权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：叶学松，梁波，赵欢萍，
申请(专利权)人：浙江大学山东工业技术研究院，山东先仪医疗科技有限公司，
类型：发明
国别省市：山东,37