一种石墨烯管/Au纳米颗粒微流体通道及其制备方法和声表面波生物传感器技术

本发明专利技术提供了一种石墨烯管/Au纳米颗粒微流体通道及其制备方法和声表面波生物传感器，属于生物传感器技术领域。本发明专利技术提供的石墨烯管/Au纳米颗粒微流体通道，由石墨烯管和分布于所述石墨烯管内表面的Au纳米颗粒组成。本发明专利技术提供的石墨烯管/Au纳米颗粒微流体通道中，石墨烯具有大的比表面积，具有很强的表面吸附作用；Au纳米颗粒具有很好的生物相容性，可以和蛋白质等生物分子结合，形成活性位点，且不破坏其生物活性。故本发明专利技术提供的石墨烯管/Au纳米颗粒微流体通道能够同时具有微流体通道和敏感元件的作用，可以用于构建生物传感器，实现不同浓度的氨基酸检测；且Au纳米颗粒和石墨烯管结合紧密，使生物传感器的使用寿命增加。加。加。

【技术实现步骤摘要】
一种石墨烯管/Au纳米颗粒微流体通道及其制备方法和声表面波生物传感器


[0001]本专利技术涉及生物传感器
，尤其涉及一种石墨烯管/Au纳米颗粒微流体通道及其制备方法和声表面波生物传感器。

技术介绍

[0002]氨基酸是构成蛋白质分子的基本单位，在人体内通过代谢发挥重要作用，生物体的生命活动和健康情况与氨基酸有着密切关系。目前，氨基酸的检测方法有毛细管电泳法、高性能液相色谱法、光谱法、荧光法等等，这些方法都存在检测费时、结构复杂、精度不高的缺点。声表面波是一种沿着物体表面传播的声波，对物体表面的微扰十分敏感，因此声表面波生物传感器具有高的灵敏度。此外，声表面生物传感器还具有体积小、成本低等优点。
[0003]微流体技术是研究可以通过使用微小尺寸的微小通道来处理少量流体的技术，可应用于从生物学，化学到信息技术和光学等各个领域，在声表面波生物传感器中也具有极大的应用前景。然而目前微流体技术在用于声表面波生物传感器时往往需要将敏感膜结合到微流体通道内，需要先制备微流体通道，然后再将敏感膜与之结合形成声表面波生物传感器的敏感元件。但是这种声表面波生物传感器的制备方法复杂，且由于敏感膜与微流体通道结合不紧密，导致声表面波生物传感器不能适用不同浓度的氨基酸的检测，且使用寿命较短。
[0004]因此，亟需提供一种微流体通道，使其用于声表面波生物传感器时能够适用不同浓度的氨基酸的检测，且使用寿命长。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提供一种石墨烯管/Au纳米颗粒微流体通道及其制备方法和声表面波生物传感器，本专利技术提供的基于石墨烯管/Au纳米颗粒微流体通道能够用于声表面波生物传感器，可适用于不同浓度的氨基酸的检测，且结构稳定，使用寿命长。
[0006]为了实现上述专利技术目的，本专利技术提供以下技术方案：
[0007]本专利技术提供了一种石墨烯管/Au纳米颗粒微流体通道，由石墨烯管和分布于所述石墨烯管内表面的Au纳米颗粒组成。
[0008]优选地，所述石墨烯管的内径为0.6～0.8mm，所述石墨烯管的外径为0.75～1mm。
[0009]优选地，所述Au纳米颗粒的粒径为50～300nm。
[0010]本专利技术还提供了上述技术方案所述石墨烯管/Au纳米颗粒微流体通道的制备方法，包括以下步骤：
[0011](1)采用热丝化学气相沉积法在钽丝表面生长石墨烯，然后将石墨烯与钽丝分离，得到石墨烯管；
[0012](2)采用双电极体系在所述步骤(1)得到的石墨烯管内电镀Au，得到石墨烯管/Au纳米颗粒微流体通道；所述双电极体系包括参比电极和对电极、电镀液和工作电极；所述参
比电极和对电极为铂丝，所述电镀液为四氯金酸溶液，所述石墨烯管为工作电极。
[0013]优选地，所述步骤(1)中的热丝化学气相沉积法的沉积工艺参数为：氢气流量为20～50sccm，甲烷流量为10～25sccm，交流灯丝电源输出电流为50～100A，真空度为30～45Torr，沉积时长为20min～1h。
[0014]优选地，所述步骤(2)中的双电极体系的组装方法包括：将钽丝微插入石墨烯管的一端进行固定；用注射器向石墨烯管中通入四氯金酸溶液；再将铂丝从石墨烯管的另一端平行插入石墨烯管内部，将铂丝与石墨烯管浸入四氯金酸溶液中；所述铂丝与石墨烯管不接触。
[0015]优选地，所述四氯金酸溶液的浓度为10
‑3～10
‑1mol/L。
[0016]本专利技术还提供了一种声表面波生物传感器，包括基底、设置于所述基底表面的叉指电极和设置于所述叉指电极表面的石墨烯管/Au纳米颗粒微流体通道；所述石墨烯管/Au纳米颗粒微流体通道为上述技术方案所述石墨烯管/Au纳米颗粒微流体通道或上述技术方案所述制备方法制备得到的石墨烯管/Au纳米颗粒微流体通道。
[0017]优选地，所述基底为压电单晶。
[0018]优选地，所述叉指电极的材料为铝、铂或金。
[0019]本专利技术提供了一种石墨烯管/Au纳米颗粒微流体通道，由石墨烯管和分布于所述石墨烯管内表面的Au纳米颗粒组成。本专利技术提供的石墨烯管/Au纳米颗粒微流体通道中，石墨烯具有大的比表面积，具有很强的表面吸附作用；Au纳米颗粒具有很好的生物相容性，可以和蛋白质等生物分子结合，形成活性位点，且不破坏其生物活性。故本专利技术提供的石墨烯管/Au纳米颗粒微流体通道能够同时具有微流体通道和敏感元件的作用，可以用于构建生物传感器，实现不同浓度的氨基酸检测；且Au纳米颗粒和石墨烯管结合紧密，使生物传感器的使用寿命增加。实施例数据显示，向声表面波生物传感器中的石墨烯管/Au纳米颗粒微流体通道中通入不同浓度的L
‑
赖氨酸溶液，均能有效检测，且能够循环多次使用，使用寿命较长。
附图说明
[0020]图1为本专利技术实施例1制备的石墨烯管断面的SEM图；
[0021]图2为本专利技术实施例1制备的石墨烯管/Au纳米颗粒微流体通道内部结构放大2K倍的SEM图；
[0022]图3为本专利技术实施例1制备的石墨烯管/Au纳米颗粒微流体通道内部结构放大20K倍的SEM图；
[0023]图4为本专利技术实施例采用的生物检测系统，其中：A1是网络分析仪，A2是蠕动泵，A3是碳纳米管/Au纳米颗粒微流体通道，A4是测试夹具，A5是延迟线型声表面波器件，A6是烧杯；
[0024]图5为本专利技术实施例2的声表面波生物传感器检测L
‑
酪氨酸时器件的中心频率随L
‑
酪氨酸浓度的变化曲线图；
[0025]图6为本专利技术实施例3的声表面波生物传感器检测L
‑
赖氨酸时器件的中心频率随L
‑
赖氨酸浓度的变化曲线图。
具体实施方式
[0026]本专利技术提供了一种石墨烯管/Au纳米颗粒微流体通道，由石墨烯管和分布于所述石墨烯管内表面的Au纳米颗粒组成。
[0027]在本专利技术中，所述石墨烯管的内径优选为0.6～0.8mm，更优选为0.7～0.8mm；所述石墨烯管的外径优选为0.75～1mm，更优选为0.9～1mm。在本专利技术中，所述石墨烯管由石墨烯组成的内径和外径为上述范围的中空管，其能够形成微流体通道，用于微量流体通过，在用于声表面波生物传感器时，能够提高传感器的灵敏度。
[0028]在本专利技术中，所述Au纳米颗粒的粒径优选为50～300nm，更优选为100～200nm。在本专利技术中，Au纳米颗粒具有很好的生物相容性，可以和蛋白质、氨基酸等生物分子结合，形成活性位点，且不破坏其生物活性。在本专利技术中，所述Au纳米颗粒的粒径为上述范围时，能够在石墨烯管内形成更多的活性位点吸附待检测氨基酸，进而将其用于声表面波生物传感器时，能够提高传感器的灵敏度。
[0029]本专利技术提供的石墨烯管/Au纳米颗粒微流体通道，石墨烯具有大的比表面积，具有很强的表面吸附作用，能够吸附Au纳米颗粒，且与其结合紧密；Au纳米颗粒具有很好的生物相容性，可以和蛋白质等生本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种石墨烯管/Au纳米颗粒微流体通道，由石墨烯管和分布于所述石墨烯管内表面的Au纳米颗粒组成。2.根据权利要求1所述的石墨烯管/Au纳米颗粒微流体通道，其特征在于，所述石墨烯管的内径为0.6～0.8mm，所述石墨烯管的外径为0.75～1mm。3.根据权利要求1所述的石墨烯管/Au纳米颗粒微流体通道，其特征在于，所述Au纳米颗粒的粒径为50～300nm。4.权利要求1～3任意一项所述石墨烯管/Au纳米颗粒微流体通道的制备方法，包括以下步骤：(1)采用热丝化学气相沉积法在钽丝表面生长石墨烯，然后将石墨烯与钽丝分离，得到石墨烯管；(2)采用双电极体系在所述步骤(1)得到的石墨烯管内电镀Au，得到石墨烯管/Au纳米颗粒微流体通道；所述双电极体系包括参比电极和对电极、电镀液和工作电极；所述参比电极和对电极为铂丝，所述电镀液为四氯金酸溶液，所述石墨烯管为工作电极。5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中的热丝化学气相沉积法的沉积工艺参数为：氢气流量为20～50sccm，甲烷流量为10～25sccm，交流灯丝电源输出电流为50～...

【专利技术属性】
技术研发人员：李翠平，田树珍，赵晨曦，李明吉，李红姬，钱莉荣，杨保和，
申请(专利权)人：天津理工大学，
类型：发明
国别省市：