一种基于复合薄膜的葡萄糖传感器及其制备方法技术

本发明专利技术涉及生物传感器技术领域，尤其涉及一种基于复合薄膜的葡萄糖传感器及其制备方法，本发明专利技术在衬底上固定层状MoS2半导体材料后，继续在其上面制备离子凝胶薄膜，然后将葡萄糖氧化酶修饰于离子凝胶薄膜表面，孵育固定后，在其上修饰一层Nafion薄膜，由于葡萄糖氧化酶将葡萄糖氧化分解生成质子，借助于Nafion薄膜具有选择性通过质子的作用，使得质子通过Nafion薄膜达到离子凝胶薄膜与层状MoS2半导体材料形成的多孔网络结构，并协同离子凝胶薄膜中的阳离子，吸引出更多的载流子，并在MoS2表面形成了双电层结构，协同电流倍增效应，提高了载流子的传输效率，使得传感器灵敏度得到提升。提升。提升。

【技术实现步骤摘要】
一种基于复合薄膜的葡萄糖传感器及其制备方法


[0001]本专利技术涉及生物传感器
，尤其涉及一种基于复合薄膜的葡萄糖传感器及其制备方法。

技术介绍

[0002]葡萄糖作为糖尿病诊断检测的重要标志物之一，其检测方法主要分为光学检测法和电化学检测法。其中，光学检测法主要包括光声光谱法、拉曼光谱法、荧光法与近红外光谱法等。
[0003]光学检测法因其检测葡萄糖过程无需试剂，所使用的光学检测传感器的寿命相比于电化学检测传感器会大幅增加。然而，光学检测法存在诸多问题：1.灵敏度低，无法在生理浓度下进行测量；2.光学信号微弱，外界噪声引起的干扰严重等；3.光学检测方法所需的设备复杂、笨重、不易携带，使用不方便。
[0004]电化学检测法主要基于安培酶电极法，因酶电极灵敏度高、选择性好等优点，在监测血糖水平方面发挥重要作用；因此，电化学检测法被认为是最为广泛的葡萄糖检测方法。目前，基于电化学检测法大都采用无源型生物电极，这类电极具有微型化、便携等优点；然而，体液中葡萄糖浓度极低，引起的电极阻抗变化微弱，极大地限制了无源型生物电极检测葡萄糖的范围。
[0005]因此，现有技术还有待于改进和发展。

技术实现思路

[0006]鉴于上述现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供一种基于复合薄膜的葡萄糖传感器及其制备方法，旨在解决现有葡萄糖传感器灵敏度低，葡萄糖浓度极低时无法检测的问题。
[0007]本专利技术的技术方案如下：
[0008]一种基于复合薄膜的葡萄糖传感器的制备方法，包括步骤：
[0009]将MoS2与有机溶剂混合后，进行超声破碎、离心处理，得到层状MoS2；
[0010]将所述层状MoS2与水混合，得到MoS2悬浮液；
[0011]将所述MoS2悬浮液涂覆于衬底上，进行退火干燥处理，得到预处理衬底；
[0012]将聚合物交联剂、离子液体和丙酮进行混合后旋涂于所述预处理衬底上，经干燥处理，在所述预处理衬底上制得离子凝胶薄膜；
[0013]使用葡萄糖氧化酶和全氟磺酸
‑
聚四氟乙烯共聚物依次对所述离子凝胶薄膜进行修饰，制得所述基于复合薄膜的葡萄糖传感器。
[0014]所述的基于复合薄膜的葡萄糖传感器的制备方法，其中，所述将MoS2与有机溶剂混合后，进行超声破碎、离心处理具体包括步骤：
[0015]将所述MoS2与所述有机溶剂混合后，进行第一次超声破碎、第一次离心处理，得到第一沉淀物；
[0016]将所述第一沉淀物与所述有机溶剂混合后，进行第二次超声破碎、第二次离心处理。
[0017]所述的基于复合薄膜的葡萄糖传感器的制备方法，其中，所述超声破碎的温度为0
‑
4℃。
[0018]所述的基于复合薄膜的葡萄糖传感器的制备方法，其中，所述退火干燥处理的温度为45
‑
60℃，所述退火干燥处理的时间为1
‑
2h。
[0019]所述的基于复合薄膜的葡萄糖传感器的制备方法，其中，所述聚合物交联剂为聚偏氟乙烯共聚物、甲醛、二氧化钛、硫化物中的至少一种；所述离子液体为[EMIM]+
[TFSI]‑
、丙酰胺基甲基咪唑离子液体、1
‑
丁氧基
‑3‑
甲基咪唑、丁基磺酸氢盐中的至少一种。
[0020]所述的基于复合薄膜的葡萄糖传感器的制备方法，其中，所述聚合物交联剂、所述离子液体和所述丙酮的质量比为1:(4
‑
5):(6
‑
8)。
[0021]所述的基于复合薄膜的葡萄糖传感器的制备方法，其中，所述干燥处理的温度为65
‑
75℃，所述干燥处理的时间为22
‑
26h。
[0022]所述的基于复合薄膜的葡萄糖传感器的制备方法，其中，所述使用葡萄糖氧化酶和全氟磺酸
‑
聚四氟乙烯共聚物依次对所述离子凝胶薄膜进行修饰的步骤具体包括：
[0023]对所述葡萄糖氧化酶进行活化处理，得到活化后的葡萄糖氧化酶溶液；
[0024]将所述活化后的葡萄糖氧化酶溶液涂覆于所述离子凝胶薄膜上，进行孵育处理后，完成葡萄糖氧化酶对所述离子凝胶薄膜的修饰；
[0025]将所述全氟磺酸
‑
聚四氟乙烯共聚物涂覆于经葡萄糖氧化酶修饰的离子凝胶薄膜上，经干燥后，完成全氟磺酸
‑
聚四氟乙烯共聚物对所述离子凝胶薄膜的修饰。
[0026]所述的基于复合薄膜的葡萄糖传感器的制备方法，其中，所述葡萄糖氧化酶的浓度为50
‑
70mg/mL。
[0027]一种基于复合薄膜的葡萄糖传感器，利用所述基于复合薄膜的葡萄糖传感器的制备方法制得。
[0028]有益效果：本专利技术提供一种基于复合薄膜的葡萄糖传感器及其制备方法，该制备方法包括步骤：将MoS2与有机溶剂混合后，进行超声破碎、离心处理，得到层状MoS2；将所述层状MoS2与水混合，得到MoS2悬浮液；将所述MoS2悬浮液涂覆于衬底上，进行退火干燥处理，得到预处理衬底；将聚合物交联剂、离子液体和丙酮进行混合后旋涂于所述预处理衬底上，经干燥处理，在所述预处理衬底上制得离子凝胶薄膜；使用葡萄糖氧化酶和全氟磺酸
‑
聚四氟乙烯共聚物依次对所述离子凝胶薄膜进行修饰，制得所述基于复合薄膜的葡萄糖传感器。本专利技术在所述衬底上固定层状MoS2半导体材料后，继续在其上面制备离子凝胶薄膜，然后将葡萄糖氧化酶修饰于离子凝胶薄膜表面，孵育固定后，在其上修饰一层Nafion薄膜，由于葡萄糖氧化酶将葡萄糖氧化分解生成质子，借助于Nafion薄膜具有选择性通过质子的作用，使得质子通过Nafion薄膜达到离子凝胶薄膜与层状MoS2半导体材料形成的多孔网络结构，并协同离子凝胶薄膜中的阳离子，诱导出更多的载流子，并在MoS2与离子凝胶接触表面形成了双电层结构，协同电流倍增效应，提高了载流子的传输效率，使得传感器灵敏度得到提升，可实现对体液中浓度极低的葡萄糖精确检测。
附图说明
[0029]图1为本专利技术一种基于复合薄膜的葡萄糖传感器的制备方法的工艺流程示意图；
[0030]图2为本专利技术一种基于复合薄膜的葡萄糖传感器的结构示意图；
[0031]图3为本专利技术一种基于复合薄膜的葡萄糖传感器的工作原理示意图；
[0032]图4为实施例1中光刻电极表面不同修饰过程的扫描电镜图；
[0033]图5为实施例1中葡萄糖传感器动态监测葡萄糖浓度的数据图；
[0034]图6为实施例1中葡萄糖传感器的特异性表征数据图。
具体实施方式
[0035]本专利技术提供一种基于复合薄膜的葡萄糖传感器及其制备方法，为使本专利技术的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下对本专利技术进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。
[0036]本
技术人员可以理解，除非另外定义本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于复合薄膜的葡萄糖传感器的制备方法，其特征在于，包括步骤：将MoS2与有机溶剂混合后，进行超声破碎、离心处理，得到层状MoS2；将所述层状MoS2与水混合，得到MoS2悬浮液；将所述MoS2悬浮液涂覆于衬底上，进行退火干燥处理，得到预处理衬底；将聚合物交联剂、离子液体和丙酮进行混合后旋涂于所述预处理衬底上，经干燥处理，在所述预处理衬底上制得离子凝胶薄膜；使用葡萄糖氧化酶和全氟磺酸
‑
聚四氟乙烯共聚物依次对所述离子凝胶薄膜进行修饰，制得所述基于复合薄膜的葡萄糖传感器。2.根据权利要求1所述的基于复合薄膜的葡萄糖传感器的制备方法，其特征在于，所述将MoS2与有机溶剂混合后，进行超声破碎、离心处理具体包括步骤：将所述MoS2与所述有机溶剂混合后，进行第一次超声破碎、第一次离心处理，得到第一沉淀物；将所述第一沉淀物与所述有机溶剂混合后，进行第二次超声破碎、第二次离心处理。3.根据权利要求1所述的基于复合薄膜的葡萄糖传感器的制备方法，其特征在于，所述超声破碎的温度为0
‑
4℃。4.根据权利要求1所述的基于复合薄膜的葡萄糖传感器的制备方法，其特征在于，所述退火干燥处理的温度为45
‑
60℃，所述退火干燥处理的时间为1
‑
2h。5.根据权利要求1所述的基于复合薄膜的葡萄糖传感器的制备方法，其特征在于，所述聚合物交联剂为聚偏氟乙烯共聚物、甲醛、二氧化钛、硫化物中的至少一种；所述离子液体为[EMIM]
+
[TFSI]
‑
、丙酰胺基甲基咪唑...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐海华，刘雨桐，杨佳欣，刘逸凡，
申请(专利权)人：深圳大学，
类型：发明
国别省市：