一种可体外检测的柔性酶葡萄糖传感器制造技术

本发明专利技术公开了一种可体外检测的柔性酶葡萄糖传感器，其包括柔性基底和配置在柔性基底上的电极系统，电极系统包括工作电极、对电极和参比电极，在工作电极上修饰有由氨基化石墨烯量子点与空心金纳米球复合而成的功能层，在功能层上还修饰有壳聚糖固定的葡萄糖氧化酶。本发明专利技术的传感器在50μM～1.4mM范围有良好的线性关系，具有灵敏度高、稳定性好的优势，可用于尿糖的检测。于尿糖的检测。于尿糖的检测。

【技术实现步骤摘要】
一种可体外检测的柔性酶葡萄糖传感器


[0001]本专利技术涉及一种可体外检测的柔性酶葡萄糖传感器。

技术介绍

[0002]现有的血糖检测技术主要依赖于侵入性采血方法，这对频繁的血糖监测提出了重大挑战。例如，青少年I型糖尿病的管理中，儿童每次吃东西时都需要监测他们的血糖水平，无法适用侵入性采血方法。持续葡萄糖监测(CGM)技术，是指通过葡萄糖感应器连续监测皮下组织间液葡萄糖浓度的技术，相较传统血糖仪避免了指尖采血的疼痛和不便，具有高便携性。但高昂的成本限制了它的广泛应用。
[0003]目前主要依赖于监测血液中的血糖水平来实现糖尿病检测，但其它体液，如尿液，也为糖尿病管理提供了额外的优势。肾并发症是在糖尿病长期过程中最常见的并发症之一，其中葡萄糖通过尿液排出。因此，探索尿液中葡萄糖的可靠检测方法至关重要。虽然商业尿条提供了一种简单的方法来检测尿糖，但灵敏度差和可靠性低限制了它们的使用。

技术实现思路

[0004]基于上述现有技术所存在的不足之处，本专利技术提供一种可体外检测的柔性酶葡萄糖传感器。
[0005]为解决上述问题，本专利技术采用如下技术方案：
[0006]一种可体外检测的柔性酶葡萄糖传感器，其特点在于：所述柔性酶葡萄糖传感器包括柔性基底和配置在柔性基底上的电极系统；所述电极系统包括工作电极、对电极和参比电极；在所述工作电极上修饰有功能层，所述功能层由氨基化石墨烯量子点与空心金纳米球复合而成；在所述功能层上还修饰有壳聚糖固定的葡萄糖氧化酶。
[0007]进一步地，所述功能层是首先在工作电极表面滴涂氨基化石墨烯量子点(af
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GQD)溶液，再滴涂空心金纳米球溶液，从而获得。af
‑
GQD的氨基基团与空心金纳米球相互作用，使空心金纳米球共价固定在电极表面。更进一步地，所述氨基化石墨烯量子点溶液的浓度为1～6mg/mL。
[0008]进一步地，所述壳聚糖固定的葡萄糖氧化酶是通过在功能层上滴涂葡萄糖氧化酶与壳聚糖的混合溶液而形成。更进一步地，所述葡萄糖氧化酶与壳聚糖的混合溶液是将葡萄糖氧化酶加入到壳聚糖溶液中并超声分散均匀而获得；所述壳聚糖溶液的pH值在4.2～6.3之间、质量浓度为0.1～1.0％，所得混合溶液中葡萄糖氧化酶的浓度为15～30mg/mL。
[0009]进一步地，所述柔性基底采用聚对苯二甲酸乙二醇酯PET。
[0010]进一步地：所述对电极和所述工作电极通过在柔性基底上印刷导电碳浆而形成，所述参比电极通过在柔性基底上印刷导电银浆而形成。银浆和碳浆固定化温度在120～150℃之间，固定化时间在10～15min。
[0011]与已有技术相比，本专利技术的有益效果体现在：
[0012]1、本专利技术将氨基化石墨烯量子点与空心金纳米球引入工作电极中，利用af
‑
GQD的
氨基基团与空心金纳米球的相互作用，使空心金纳米球共价固定在电极表面，提高了传感过程的电子转移速率和导电性。
[0013]2、空心金纳米球具有较大的表面积，导电性高、生物相容性好，可有效增加葡萄糖氧化酶的负载，保持葡萄糖氧化酶的生物活性。由于空心金纳米球的中空结构，葡萄糖氧化酶分子可以存在于空心金纳米球的壳内外，可以有效地放大检测葡萄糖的氧化电流强度。
[0014]3、本专利技术的传感器在50μM～1.4mM范围之间有良好的线性关系，具有灵敏度高、稳定性好的优势，可用于尿糖的检测。
附图说明
[0015]图1为实施例1所制备的氨基化石墨烯量子点的透射电镜图。
[0016]图2为实施例1所制备的氨基化石墨烯量子点的红外光谱图。
[0017]图3为实施例1所制备的空心金纳米球的透射电镜图。
[0018]图4为实施例1各步骤中逐步修饰电极的电化学表征。
[0019]图5为使用3种浓度(2、4、6mg/mL)的氨基化石墨烯量子点溶液所得af
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GQD修饰电极传感器的CV对比图。
[0020]图6为不同pH值下修饰电极检测葡萄糖的CV对比图(如图6(a)所示)以及氧化电流和pH值的线性关系图(如图6(b)所示)。
[0021]图7为本专利技术实施例1所制备的葡萄糖传感器的循环伏安图。
[0022]图8为本专利技术实施例1所制备的葡萄糖传感器的氧化峰值与葡萄糖浓度在50μM～1.4mM范围内的线性关系。
具体实施方式
[0023]下面通过具体的实施例对本专利技术的技术方案作详细说明，下述实施例在以本专利技术技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本专利技术的保护范围不限于下述的实施例。
[0024]实施例1
[0025]本实施例提供一种可体外检测的柔性酶葡萄糖传感器，包括柔性PET基底和配置在柔性基底上的电极系统；电极系统包括工作电极、对电极和参比电极；对电极和工作电极通过在柔性基底上印刷导电碳浆而形成，参比电极通过在柔性基底上印刷导电银浆而形成。
[0026]在工作电极上修饰有由氨基化石墨烯量子点与空心金纳米球复合而成的功能层，在功能层上还修饰有壳聚糖固定的葡萄糖氧化酶。工作电极的具体修饰方法如下：
[0027]步骤1、丝网印刷电极活化：用0.05mol/mL硫酸溶液浸泡电极2小时，之后使用硫酸溶液作为电解液通过循环伏安法扫描20圈，CV图峰值基本稳定后拿出用纯水冲洗在室温下晾干，置于4℃保存。
[0028]步骤2、氨基化石墨烯量子点(af
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GQD)的修饰
[0029]称取2.5g柠檬酸放入锥形瓶中，并将其置于200℃的均相反应器中加热40min，反应结束后，将锥形瓶取出，瓶内有淡黄色油状液体出现，待其冷却后，于通风橱中加入35mL氢氧化铵，液体逐渐变成橘红色，由于温度降低，部分油状液体凝固，需要超声处理至完全
溶解，然后密封置于黑暗中1
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2天，至液体变成深黄色，再将其置于300D透析袋中透析，隔一个小时换一次水，直到透析袋内液体pH为7即可。将得到的浅黄色液体在冻干机中冻干得到af
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GQD粉末。
[0030]将af
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GQD粉末加入到去离子水中，制备成4mg/mL的溶液并滴涂在电极表面，干燥后得到了af
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GQD修饰电极。
[0031]步骤3、空心金纳米球(HGNs)的修饰
[0032]在250mL三颈圆底烧瓶中，将100mL纯水与100μL0.4M氯化钴溶液及400μL0.1M柠檬酸钠溶液混合，同时，注入100μL平均分子量为58000的1wt％聚乙烯吡咯烷酮(PVP)溶液。用氩气鼓泡代替磁搅拌，因为钴纳米颗粒具有磁性，使用磁性搅拌器将导致链结构的形成，鼓泡40min，使溶液除去氧气。向该溶液中注入100μL1.0M硼氢化钠溶液，几秒钟后溶液从淡粉色变为偏黑色，表明形成了钴纳米颗粒﹐添加的PVP在整个体系转入有氧环境时，减缓钴纳米颗粒与氧气的反应，保证氯金酸和钴纳本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种可体外检测的柔性酶葡萄糖传感器，其特征在于：所述柔性酶葡萄糖传感器包括柔性基底和配置在柔性基底上的电极系统；所述电极系统包括工作电极、对电极和参比电极；在所述工作电极上修饰有功能层，所述功能层由氨基化石墨烯量子点与空心金纳米球复合而成；在所述功能层上还修饰有壳聚糖固定的葡萄糖氧化酶。2.根据权利要求1所述的可体外检测的柔性酶葡萄糖传感器，其特征在于：所述功能层是首先在工作电极表面滴涂氨基化石墨烯量子点溶液，再滴涂空心金纳米球溶液，从而获得。3.根据权利要求1所述的可体外检测的柔性酶葡萄糖传感器，其特征在于：所述壳聚糖固定的葡萄糖氧化酶是通过在功能层上滴涂葡萄糖氧化酶与壳聚糖的混合溶液而形成。4.根据权利要求1所述的可体外检测的柔性酶葡萄糖传...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐颖，潘婷，周永康，陈鹏鹏，曾少华，聂王焰，周艺峰，
申请(专利权)人：安徽大学，
类型：发明
国别省市：