【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及电化学生物传感与纳米仿生，具体涉及一种仿生纳米电极及其制备方法与应用。
技术介绍
1、实时精确监测血液中生物活性组分如葡萄糖的浓度水平对于预防和治疗糖尿病及其并发症至关重要。电化学传感器是当前使用最广泛的生物传感器之一。目前商用的电化学传感器大多使用天然酶（如葡萄糖氧化酶）作为传感器的敏感基元用于检测血糖浓度的变化，但是天然酶易受ph值、温度等环境因素的干扰而变性，从而影响其检测的准确性和稳定性。非酶基电化学传感器的开发，为克服传统酶基传感器的局限提供了新的解决途径。但当前已开发的非酶基电化学传感器存在着传感灵敏度低、选择性弱等技术挑战，使得其难以得到真正的推广应用。因此，如何通过对非酶敏感基元组分的精准设计及结构的智能构建，从而有效提高传感器的传感性能，是解决上述技术难题的关键。
2、当前有较多的研究关注于开发基于贵金属的无酶电化学生物传感器。贵金属具有良好的催化活性、较低的葡萄糖氧化电位和良好的选择性，其作为敏感基元在非酶传感器中具有巨大的潜在应用价值。但是，贵金属成本高昂，限制了其在临床上的大规模推广。
技术实现思路
1、为了解决传统基于贵金属构建的无酶电化学生物传感器存在的灵敏度低、选择性差、价格昂贵等不足的技术缺陷，本专利技术提供一种仿生纳米电极及其制备方法与应用，构建了具有仿生纳米结构及混合晶相的铜基金铜合金管状纳米阵列（cacc）。cacc仿生电极具有混合晶相（晶相和非晶相）的金铜合金组分，合金的组分大幅减少了贵金属的使用，降低了使用成本。混
2、本专利技术采用的技术解决方案是：一种仿生纳米电极，所述的仿生纳米电极具有铜基金铜合金管状阵列结构（cacc），所述的有铜基金铜合金管状阵列结构以泡沫铜作为基底，对其进行电化学阳极极化，获得cu@cu(oh)2阵列；将cu@cu(oh)2阵列表面修饰葡萄糖并对其高温热解制备cu@cu2o@c纳米阵列；随后将cu@cu2o@c纳米阵列浸泡于pvp和haucl4的混合溶液中，获得cu@cu2o@aucu@c纳米阵列；最后使用冰乙酸刻蚀获得cu@aucu@c（cacc）。
3、一种仿生纳米电极的制备方法，包括以下步骤：
4、（1）cu@cu2o@c纳米阵列的合成：以泡沫铜为基底，在碱液里以恒定的电流密度进行阳极极化制备cu@cu(oh)2阵列，随后将其置于葡萄糖溶液中浸泡过夜、干燥，获得表面修饰有葡萄糖的cu@cu(oh)2阵列，最后通过高温热解处理获得cu@cu2o@c纳米阵列；
5、（2）cu@cu2o@aucu@c纳米阵列的合成：将cu@cu2o@c纳米阵列置于混有pvp和haucl4的混合溶液里静置反应，洗涤干燥获得cu@cu2o@aucu@c纳米阵列；
6、（3）cacc仿生纳米电极的合成：将cu@cu2o@aucu@c纳米阵列浸泡于冰乙酸溶液中刻蚀，最终获得cu@aucu@c（cacc）纳米仿生电极。
7、所述的步骤（1）中阳极极化的恒定电流密度为0.1~2 ma cm-2。
8、所述的步骤（1）中高温热解处理温度为400℃ ~ 800℃。
9、所述的步骤（2）中pvp与haucl4的摩尔比为1:5～1:200。
10、所述的步骤（2）中cu@cu2o@c纳米阵列置于混有pvp和haucl4的混合溶液里静置反应时间为10分钟-1小时。
11、一种仿生纳米电极在制备用于检测葡萄糖，多巴胺，h2o2生物活性组分的电化学生物传感器上的应用。
12、本专利技术的有益效果是：本专利技术提供了一种仿生纳米电极及其制备方法与应用，通过仿生纳米结构的制备，有效提高电极的电化学活性，降低贵金属含量与生产成本。在仿生纳米电极上构建的无酶电化学传感器，表现出优异的传感灵敏度、检测范围、选择性等特性。本专利技术的cacc仿生电极制备过程机理明确、可靠，制备方法简单易行，得到的cacc仿生电极对生物活性组分如葡萄糖分子表现出优异的传感性能。具体包括：
13、（1）cacc仿生电极具有混合晶相（晶相和非晶相）的金铜合金组分；合金的组分大幅减少了贵金属的使用，降低了使用成本；混合晶相的设计提升了金铜合金的本征活性。
14、（2）获得的cacc仿生电极，其中的aucu tubular array具有中间空心，表面多孔的结构特征，仿生了植物根毛的结构。该“仿生根毛”可高效的吸附和催化介质中的活性组分如葡萄糖分子。而铜作为自支撑基底扮演了根干的角色，其优异的导电性将高效的传递在根毛区域发生的生物活性分子的电氧化。这种“仿生根干”和“仿生根毛”的联动赋予了cacc仿生电极高效的生物活性分子的传感活性。
15、（3）制备cacc仿生电极的方法具有操作简单、对反应容器要求低、产物重复性高、经济，适合工业大规模生产。
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1.一种仿生纳米电极，其特征在于，所述的仿生纳米电极具有铜基金铜合金管状阵列结构（CACC），所述的有铜基金铜合金管状阵列结构以泡沫铜作为基底，对其进行电化学阳极极化，获得Cu@Cu(OH)2阵列；将Cu@Cu(OH)2阵列表面修饰葡萄糖并对其高温热解制备Cu@Cu2O@C纳米阵列；随后将Cu@Cu2O@C纳米阵列浸泡于PVP和HAuCl4的混合溶液中，获得Cu@Cu2O@AuCu@C纳米阵列；最后使用冰乙酸刻蚀获得Cu@AuCu@C（CACC）。
2.一种权利要求1所述的仿生纳米电极的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述的步骤（1）中阳极极化的恒定电流密度为0.1~2 mA cm-2。
4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述的步骤（1）中高温热解处理温度为400℃ ~ 800℃。
5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述的步骤（2）中PVP与HAuCl4的摩尔比为1:5～1:200。
6.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述的步骤（2）中Cu@Cu2O
7.一种权利要求1所述的仿生纳米电极在制备用于检测葡萄糖，多巴胺，H2O2生物活性组分的电化学生物传感器上的应用。
...【技术特征摘要】
1.一种仿生纳米电极，其特征在于，所述的仿生纳米电极具有铜基金铜合金管状阵列结构（cacc），所述的有铜基金铜合金管状阵列结构以泡沫铜作为基底，对其进行电化学阳极极化，获得cu@cu(oh)2阵列；将cu@cu(oh)2阵列表面修饰葡萄糖并对其高温热解制备cu@cu2o@c纳米阵列；随后将cu@cu2o@c纳米阵列浸泡于pvp和haucl4的混合溶液中，获得cu@cu2o@aucu@c纳米阵列；最后使用冰乙酸刻蚀获得cu@aucu@c（cacc）。
2.一种权利要求1所述的仿生纳米电极的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述的步...
【专利技术属性】
技术研发人员：赵若鹏，刘勇，史晓楠，
申请(专利权)人：温州医科大学附属眼视光医院，
类型：发明
国别省市：
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