本发明专利技术提供了一种葡萄糖传感器的制备方法，采用石墨烯纳米墙作为负载骨架，通过对关键传感器基材‑三维石墨烯墙的生长条件研究和技术改进，对传感器的制备和葡萄糖氧化酶功能化技术优化，能够制得新型的三维石墨烯葡萄糖传感器，且该传感器对于葡萄糖的电化学响应灵敏度高，并体现出了较好的线性响应性和优良的葡萄糖传感特异性。产品生产工艺更为简单、成本低廉，适于大规模的工业化批量生产。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种葡萄糖传感器的制备方法。
技术介绍
糖尿病是一组由于胰岛素分泌缺陷和/或胰岛素作用障碍所致的以高血糖为特征的代谢性疾病。糖尿病已成为一个遍及全球的社会健康问题，已经成为继肿瘤、心脑血管疾病之后严重威胁人类健康的慢性疾病。长期的糖尿病会引起诸多的并发症，如心脏病、肾衰、失明和周围神经病等，而严格的、个性化的血糖控制可以明显地减少并发症的出现。近年来，葡萄糖生物传感器因携带方便、灵敏度高、选择性好、检测速度快、操作简单等特点备受关注。按生物传感器构建可分为有酶和无酶葡萄糖电化学传感器，其中有酶传感器因其制作工艺简单、传感特异性强而被广泛研发。石墨烯，一种由单层碳原子组成的新型二维碳基纳米材料，在生物电化学领域中的研究日益受到关注，其优良的电催化性能使其成为制备酶电化学生物传感器理想的电极材料之一，其特殊的分子结构使其可以有效地促进电子传输，提升生物传感器的响应信号和灵敏度。此外，其良好的生物相容性能够保持传感器所负载酶的生物活性，改善传感器的稳定性。近来，石墨烯纳米墙，一种由石墨烯纳米片垂直分布于基底材料上的石墨烯三维结构，与二维石墨烯相比具有更为丰富的形态结构和巨大的比表面积，同时赋予了更好的拉伸性，已开始逐渐应用于传感器的研发，如对气体、温度的监测。申请号为201410235183.5专利文件公开了一种基于石墨烯的电化学葡萄糖传感器及其制备方法，可测量葡萄糖含量，但是该传感器的制备需要进行金属纳米颗粒修饰，使得产品制备工艺较为复杂。同时该专利采用的是三维石墨烯纳米孔结构，在经过金属颗粒修饰后其电传导性、生物相容性会受到影响。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供一种石墨烯纳米墙葡萄糖传感器的制备方法，所制备的产品电化学工作站测试中展现出了高度的线性响应性、较高的特异性和灵敏度，具有更强的电传导性、更为丰富的导电网络结构且材料生物兼容性好。本专利技术的目的是通过以下措施实现的：一种葡萄糖传感器的制备方法，采用石墨烯纳米墙作为负载骨架，所述石墨烯纳米墙采用等离子体增强化学气相沉积法(PECVD)制备，铜箔先后进行升温、退火、生长步骤；其中，升温条件为30～90min升温至500～800℃，氢气＝5～30sccm；退火条件为30～90min，维持600～800℃，氢气＝5～15sccm；生长条件为600～800℃维持60～120min，甲烷：氢气为4∶8sccm，射频为200～500mw；关闭射频和甲烷，氢气设置为2～20sccm，降温后取出生长有石墨烯墙的铜箔；将石墨烯纳米墙转移到聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)后，采用丝网印刷法印制三电极后，对电极进行表面功能化使之负载葡萄糖氧化酶。为了进一步提高传感器的灵敏性和特异性，上述表面功能化步骤为：a)将100-800IU/ml的葡萄糖氧化酶溶液负载到三维石墨烯纳米墙，晾干；b)将0.3-3.5wt％壳聚糖溶液滴覆到三维石墨烯/葡萄糖氧化酶表面；c)将0.25-2wt％的戊二醛固定到三维石墨烯墙/酶/壳聚糖表面，晾干；d)采用PBS溶液清洗电极并保存。本专利技术通过优化的壳聚糖-戊二醛交联吸附将葡萄糖氧化酶直接固定至纳米墙表面即制得电极。上述PBS溶液浓度为0.1M，pH＝7.0，清洗和保存温度为2-8℃。上述采用丝网印刷法印制电极步骤为：a)将Ag/AgCl油墨印制在PET上作为参比电极，在60-100℃范围烘烤5-25分钟，b)将碳油墨印制在PET上作为工作电极和对电极，在80-120℃范围烘烤15-30分钟，c)在工作电极表面再印制一层绝缘浆料，在50-90℃范围内烘烤5-20分钟，d)将三电极分别接上导电银丝引出电路。具体地，本专利技术的石墨烯纳米墙葡萄糖传感器的制备方法，包括以下步骤：(1)石墨烯墙的制备采用PECVD法，将厚度为1μm～100μm的铜箔水平放置在生长炉的玻璃管中，先后经过升温、退火、生长三个步骤；其中，升温过程为30～90min升温至500～800℃，氢气＝5～30sccm；退火过程为30～90min，维持600～800℃，氢气＝5～15sccm；生长过程为60～120min，维持600～800℃，甲烷∶氢气＝4∶8sccm，射频＝200～500mw；生长结束后关闭射频和甲烷，氢气设置到2～20sccm，打开风扇快速降温，最后轻柔地取出生长有石墨烯墙的铜箔；(2)石墨烯墙的转移a)配制浓度为0.1M～0.5M的Fe(NO3)3铜刻蚀液，b)将铜箔裁剪成尺寸为
0.2cm*0.2cm～3cm*3cm不等的小块置入溶液表面，以生长有石墨烯墙的一面朝上，室温条件下过夜以充分刻蚀铜箔，c)用经等离子处理的尺寸为0.2cm*0.2cm～3cm*3cm不等的PET膜将漂浮的石墨烯墙捞起，将石墨烯墙转移至超纯水中30min*3～5次以充分清除残余的铜、铁等金属离子，d)用PET捞起清洗过的石墨烯墙并放入烘箱中在80～150℃*5～60min的条件下烘干，使石墨烯墙与PET牢固贴合；(3)电极的制备采用丝网印刷法印制电极，a)将Ag/AgCl油墨印制在PET上作为参比电极，在60-100℃范围烘烤5-25分钟，b)将碳油墨印制在PET上作为工作电极和对电极，在80-120℃范围烘烤15-30分钟，c)在工作电极表面再印制一层绝缘浆料，在50-90℃范围内烘烤5-20分钟，d)将三电极分别接上导电银丝引出电路；(4)传感器电极的表面功能化a)配置浓度为100-800IU/ml的葡萄糖氧化酶溶液，将2-20μL葡萄糖氧化酶溶液负载到三维石墨烯纳米墙上，室温晾干，b)将2-20μL，浓度为0.3-3.5％壳聚糖溶液滴覆到三维石墨烯/葡萄糖氧化酶表面，c)将浓度为0.25-2％的戊二醛固定到三维石墨烯墙/酶/壳聚糖表面，室温晾干一段时间，d)清洗电极上残余的葡萄糖氧化酶并保存；在清洗和保存的过程中所用到的PBS溶液浓度均为0.1M，pH＝7.0，处理的温度均为2-8℃。为了进一步提高传感器对葡萄糖检测的灵敏度，在电极制备后，表面功能化之前，采用氧等离子体对石墨烯纳米墙表面进行修饰；所述修饰条件为：氧流量为5-30sccm，气压为0.1-1mbar处理1-10min。有益效果1.本专利技术通过对关键传感器基材-三维石墨烯墙的生长条件研究和技术改进，采用丝网印刷法印制三电极，同时通过优化的壳聚糖-戊二醛交联吸附法将葡萄糖氧化酶直接固定至纳米墙表面即可制得电极。电极测试显示：运用该方法制备的电极，具有很好的灵敏性和特异性。2.本专利技术采用氧等离子体对石墨烯纳米墙表面进行修饰处理后，进一步提高了传感器对葡萄糖检测的灵敏度。3.本专利技术制备葡萄糖传感器无需进行金属纳米颗粒修饰，不仅较好地避免了因为金属纳米颗粒修饰对石墨烯电传导性、生物相容性带来的影响，并且工艺
简单、成本低廉、无需精确控制工艺参数，适于大规模的工业化批量生产。4.本专利技术制得新型的三维石墨烯葡萄糖传感器，该传感器对于葡萄糖的电化学响应灵敏，并体现出高度的线性响应性、较高的特异性；这种石墨烯纳米墙成本低廉、产品生产工艺简单，适于大规模的工业化批量生产。附图说明图1是本专利技术所涉及的一种三维石墨烯纳米墙葡萄糖传感器的制备工艺流程图；图2是实施例本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种葡萄糖传感器的制备方法，采用石墨烯纳米墙作为负载骨架，所述石墨烯纳米墙采用等离子体增强化学气相沉积法(PECVD)制备，铜箔先后进行升温、退火、生长步骤；其中，升温条件为30～90min升温至500～800℃，氢气=5～30sccm；退火条件为30～90min，维持600～800℃，氢气=5～15sccm；生长条件为600～800℃维持60～120min，甲烷：氢气为4:8sccm，射频为200～500mw；关闭射频和甲烷，氢气设置为2～20sccm，降温后取出生长有石墨烯墙的铜箔；将石墨烯纳米墙转移到聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）后，采用丝网印刷法印制三电极后，对电极进行表面功能化将葡萄糖氧化酶负载到三维石墨烯纳米墙。
【技术特征摘要】
1.一种葡萄糖传感器的制备方法，采用石墨烯纳米墙作为负载骨架，所述石墨烯纳米墙采用等离子体增强化学气相沉积法(PECVD)制备，铜箔先后进行升温、退火、生长步骤；其中，升温条件为30～90min升温至500～800℃，氢气=5～30sccm；退火条件为30～90min，维持600～800℃，氢气=5～15sccm；生长条件为600～800℃维持60～120min，甲烷：氢气为4:8sccm，射频为200～500mw；关闭射频和甲烷，氢气设置为2～20sccm，降温后取出生长有石墨烯墙的铜箔；将石墨烯纳米墙转移到聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）后，采用丝网印刷法印制三电极后，对电极进行表面功能化将葡萄糖氧化酶负载到三维石墨烯纳米墙。2.如权利要求1所述的葡萄糖传感器的制备方法，所述表面功能化步骤为：a) 将100-800IU/ml的葡萄糖氧化酶溶液负载到三维石墨烯纳米墙，晾干；b)将0.3-3.5wt%壳聚糖溶液滴覆到三维石墨烯/葡萄糖氧化酶表面；c)将0.25-2wt%的戊二醛固定到三维石墨烯墙/酶/壳聚糖表面，晾干，d) 采用PBS溶液清洗电极并保存。3.如权利要求2所述的葡萄糖传感器的制备方法，所述PBS溶液浓度为0.1M，pH= 7.0，清洗和保存温度为2-8℃。4. 如权利要求1或2所述的葡萄糖传感器的制备方法，采用丝网印刷法印制电极步骤为：a)将Ag/AgCl油墨印制在PET上作为参比电极，在60-100℃范围烘烤5-25分钟，b)将碳油墨印制在PET上作为工作电极和对电极，在80-120℃范围烘烤15-30分钟，c)在工作电极表面再印制一层绝缘浆料，在50-90℃范围内烘烤5-20分钟，d)将三电极分别接上导电银丝引出电路。5.如权利要求1所述的葡萄糖传感器的制备方法，包括以下步骤：（1） 石墨烯墙的制备采用PECVD法，将厚度为1μm～100μm的铜箔水平放置在生长炉的玻璃管中，先后经过升温、退火、生长三个步骤；其中，升温过程为3...
【专利技术属性】
技术研发人员：陈前伟，冯华，陈志，谭亮，孙泰，魏大鹏，
申请(专利权)人：陈前伟，中国人民解放军第三军医大学第一附属医院，
类型：发明
国别省市：重庆;50
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