本发明专利技术公开了一种基于纳米材料的微型化的电化学胰岛素传感器及制备方法。所述电化学胰岛素传感器具有三个微电极：一个碳微电极和两个金属微电极，碳微电极表面修饰有碳纳米管和氧化钌纳米颗粒两种纳米材料，作为胰岛素电催化氧化的催化剂。微电极采用高温热解和标准MEMS工艺制备。碳纳米管通过电聚合修饰在碳微电极上；然后通过电镀将氧化钌修饰在碳纳米管上。在胰岛素的检测过程中，两个金属微电极分别作为参比电极和对电极，碳微电极作为工作电极，其上施加0.7V电压，胰岛素在其表面发生电催化氧化，通过检测氧化电流实现胰岛素浓度检测。本发明专利技术可以实现胰岛素的快速检测和体外连续检测，不需使用抗体，也可用于细胞分泌测量的研究。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及胰岛素检测传感器
，尤其涉及一种。
技术介绍
胰岛素是胰腺细胞分泌的多肽类激素，具有调节碳水化合物和血糖水平的作用，是机体内唯一降低血糖的激素。如果胰岛素分泌缺陷或其生物作用受损，将引发代谢性疾病一一糖尿病，因此，胰岛素检测具有重要意义。关于胰岛素检测，主要存在两类应用:第一类是临床应用中通过检测血清或血浆中胰岛素含量来诊断与糖尿病相关的疾病；第二类是在糖尿病研宄中，对胰腺细胞分泌的胰岛素进行量化研宄，用于揭示糖尿病的发病机理。对于第一类应用，在过去十年中，出现了许多胰岛素检测方法，如放射性免疫测定、质谱分析、荧光光谱法、表面等离子体共振技术等。但这些方法或操作繁琐、或灵敏度不高、或难以应用到现场即时检测。随着糖尿病患者人数的逐年增加，研宄一种灵敏度高、价格便宜、操作简单、自动诊断测试胰岛素的方法具有重大的意义。对于第二类应用，主要采用电化学分析测试法。胰岛素分子的部分功能基团具有电活性，其氧化还原活性位点通常为酪氨酸残基的羟基和二硫键。其中一个二硫键暴露于三维结构表面，已被证实具有电活性；利用这个二硫键易被氧化的特性可实现胰岛素的电流型检测。通过在电极表面修饰胰岛素敏感材料，如钌或铱的化合物，同时给电极施加一定电压，胰岛素在敏感材料催化作用下发生电催化氧化，通过检测氧化电流的大小实现胰岛素浓度检测。虽然，已有国外研宄者利用碳纤维微电极，实现了单个胰腺β细胞分泌胰岛素的测量，但是碳纤维微电极制备麻烦，且在测试前需要使用微定位仪将微电极放置在距离胰腺β细胞Iym的位置，不仅操作繁琐，而且检测效率低下。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对现有技术的不足，提供一种既能用于检测血清或血浆中胰岛素含量，也能用于检测胰腺β细胞分泌胰岛素含量的基于纳米材料的微型化的电化学传感器及其制备方法。本专利技术的目的是通过以下技术方案来实现的:一种基于纳米材料的微型化的电化学胰岛素传感器，包括:石英基底、碳微电极、第一金属微电极、第二金属微电极、复合敏感膜、第一引线、第二引线、第三引线、第一焊盘、第二焊盘、第三焊盘和绝缘层；其中，碳微电极、第一金属微电极、第二金属微电极、第一引线、第二引线、第三引线、第一焊盘、第二焊盘和第三焊盘附着在石英基底上；第一引线、第二引线和第三引线上表面覆盖绝缘层；复合敏感膜修饰在碳微电极表面，作为胰岛素电催化氧化的催化剂；碳微电极、第一引线和第一焊盘依次相连，第一金属微电极、第二引线和第二焊盘依次相连，第二金属微电极、第三引线和第三焊盘依次相连；所述碳微电极、第一金属微电极和第二金属微电极均为微米级。所述复合敏感膜由羧基化碳纳米管和附着在羧基化碳纳米管表面的氧化钌纳米颗粒组成，羧基化碳纳米管起信号放大作用，氧化钌纳米颗粒作为胰岛素的电催化氧化的催化剂。一种基于纳米材料的微型化的电化学胰岛素传感器的制备方法，包括以下步骤: (1)制备碳微电极:将石英基底清洗烘干后，旋涂光刻胶，经曝光显影后，将石英基底送入真空气氛管式电炉中，保持电炉的真空度为10_4?10 _5 Pa，将光刻胶热解，热解过程的升温速率5 °C/min，600 °C保持30 min，I 000 °C保持I h，然后进行自然退火，电炉中始终保持高真空环境，从而得到碳微电极、第一引线、第一焊盘； (2)制备金属微电极:在石英基底上旋涂光刻胶，经曝光显影后，磁控溅射20nm厚的粘附层，接着磁控溅射沉积一层金属层，厚度150~200nm，然后将第一金属微电极、第二金属微电极、第二引线、第三引线、第二焊盘、第三焊盘以外的金属层进行剥离； (3)制备绝缘层:在石英基底正面沉积一层绝缘层，随后旋涂光刻胶，经紫外曝光显影，蚀刻碳微电极、第一金属微电极、第二金属微电极、第一焊盘、第二焊盘、第三焊盘表面的绝缘层，其他区域绝缘层保留下来； (4)制备复合敏感膜:配制邻氨基苯酚和羧基化碳纳米管的混合溶液，其中邻氨基苯酚的浓度为10 mM，羧基化碳纳米管的质量分数为0.2%，将碳微电极充分浸泡于混合溶液中，将碳微电极作为工作电极，采用Ag/AgCl电极作为外置参比电极，采用铂电极作为外置对电极，将第一焊盘、外置参比电极和外置对电极分别与恒电位/电流仪的工作电极接口、参比电极接口和对电极接口相连，在工作电极上施加-0.3V~0.7V循环扫描电压，扫描速率20mV/s，循环扫描次数为10次，使得邻氨基苯酚在碳微电极表面发生电聚合产生聚合物，同时，羧基化碳纳米管作为阴离子供体而固定在聚合物中，从而在碳微电极表面得到固定化的碳纳米管；将碳微电极在PH7的磷酸盐缓冲液中清洗，接着配制三氯化钌和高氯酸的混合溶液，其中三氯化钌的浓度为0.3禮，高氯酸的浓度为10禮，将碳微电极充分浸泡于混合溶液中，在工作电极上施加-0.85V-+0.65V循环扫描电压，扫描速率lOV/s，扫描时间为25分钟，即可在碳纳米管表面形成氧化钌纳米颗粒，从而得到复合敏感膜；然后将碳微电极在pH7的磷酸盐缓冲液中清洗，最终制备得到电化学胰岛素传感器。本专利技术的有益效果是: (1)本专利技术结合高温热解法与传统的标准MEMS工艺，在同一基底上实现了碳微电极和金属微电极材料的制备，二者采用平面电极的设计，尺寸微小，易于批量化生产，降低成本； (2)本专利技术中同时采用两种纳米材料，羧基化碳纳米管和氧化钌纳米颗粒依次修饰在电极表面，氧化钌纳米颗粒具有催化作用，碳纳米管能增加氧化钌纳米颗粒的固载量，增强催化作用，同时具有信号放大作用，使得传感器具有更好的性能，并且不需使用抗体； (3)本专利技术的纳米材料的制备都采用电化学修饰的方法，其优势在于，可以在特定电极表面完成修饰过程，而不污染其他电极，适合于微电极的表面修饰，有别于其他修饰方法如物理法、化学法等对整个表面进行修饰。【附图说明】图1为本专利技术的基于纳米材料的微型化的电化学胰岛素传感器的结构装配图，(a)为整体图，(b)为结构分解图； 图2为本专利技术的电化学胰岛素传感器的微电极制备方法流程图； 图3为本专利技术的纳米材料的制备方法示意图； 图4为本专利技术的纳米材料的扫描电镜照片，(a)为羧基化碳纳米管，(b)为附着在羧基化碳纳米管表面的氧化钌纳米颗粒； 图5为本专利技术的胰岛素检测结果图，(a)为不同浓度胰岛素的响应电流柱状图，(b)为响应电流与胰岛素浓度的线性拟合曲线； 图中，石英基底1、碳微电极2、第一金属微电极3、第二金属微电极4、复合敏感膜5、第一引线6、第二引线7、第三引线8、第一焊盘9、第二焊盘10、第三焊盘11、绝缘层12、粘附层13、外置参比电极14、外置对电极15、恒电位/电流仪16、工作电极接口 17、参比电极接口18和对电极接口 19。【具体实施方式】下面结合附图和具体实施例对本专利技术作进一步详细说明。如图1所示，本专利技术基于纳米材料的微型化的电化学胰岛素传感器，可以在碳微电极表面修饰敏感纳米材料，实现对胰岛素的电催化氧化，进而对其进行电化学检测，而不需要使用胰岛素抗体，它包括:石英基底1、碳微电极2、第一金属微电极3、第二金属微电极4、复合敏感膜5、第一引线6、第二引线7、第三引线8、第一焊盘9、第二焊盘10、第三焊盘11和绝缘层12 ;其中，碳微电极2、第一金属微电极3、第二金属微电极4、第一引线6、第本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种基于纳米材料的微型化的电化学胰岛素传感器，其特征在于，包括：石英基底（1）、碳微电极（2）、第一金属微电极（3）、第二金属微电极（4）、复合敏感膜（5）、第一引线（6）、第二引线（7）、第三引线（8）、第一焊盘（9）、第二焊盘（10）、第三焊盘（11）和绝缘层（12）；其中，碳微电极（2）、第一金属微电极（3）、第二金属微电极（4）、第一引线（6）、第二引线（7）、第三引线（8）、第一焊盘（9）、第二焊盘（10）和第三焊盘（11）附着在石英基底（1）上；第一引线（6）、第二引线（7）和第三引线（8）上表面覆盖绝缘层（12）；复合敏感膜（5）修饰在碳微电极（2）表面，作为胰岛素电催化氧化的催化剂；碳微电极（2）、第一引线（6）和第一焊盘（9）依次相连，第一金属微电极（3）、第二引线（7）和第二焊盘（10）依次相连，第二金属微电极（4）、第三引线（8）和第三焊盘（11）依次相连；所述碳微电极（2）、第一金属微电极（3）和第二金属微电极（4）均为微米级。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：王君，王平，邹玲，王琴，方佳如，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：浙江;33
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