基于功能化材料的葡萄糖生物传感器，其工作电极由石墨烯纳米材料制成，是将石墨烯纳米材料制成的工作电极用于葡萄糖生物传感器的组装而制成，是一种定量的测试技术，表现出良好的线性和分辨率，检测灵敏度、检测范围、检测速度有所提高；尤其在人体血糖浓度范围内，响应电流幅度可提高50％，分辨率提高了两倍以上。石墨烯纳米材料形成纳米功能膜，其固定化酶可以连续分析1000次以上，测定的成本低，分析精度高于其它方法，相对误差达到1％左右，且响应时间缩短到20秒，使用寿命也大大延长，可以精确的定时测量葡萄糖浓度，高专一性、短时、低费用分析、对分析物质没有特殊的要求，操作安全、简便，便于现场测定等，可用于糖尿病人日常血糖测量。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及生物技术分析检测，具体是生物传感器，更具体是。
技术介绍
生物传感器(biosensor)对生物物质敏感并将其浓度转换为电信号进行检测的仪器。是由固定化的生物敏感材料作识别元件(包括酶、抗体、抗原、微生物、细胞、组织、核酸等生物活性物质)与适当的理化换能器(如氧电极、光敏管、场效应管、压电晶体等等)及信号放大装置构成的分析工具或系统。生物传感器具有接受器与转换器的功能。自从20世纪60年代酶电极问世以来，生物传感器获得了巨大的发展，已成为酶分析法的一个日益重要的组成部分。生物传感器的产生是生物学、医学、电化学、热学、光学及电子技术等多门学科相互交叉渗透的产物，具有选择性高、分析速度快、操作简单、价格低廉等特点，在工农业生产、环保、食品工业、医疗诊断等领域得到了广泛的应用。生物传感器的优点是费用和成本低，采用固定化酶作催化剂，可重复多次使用； 专一性好，只对特定的底物起反应，因此一般不需要进行样品的预处理，干扰少；分析速度快，通常可在1分钟内得到结果；准确性高，一般相对误差小于1% ；操作系统简单，容易实现自动化分析。生物传感器包括如下几种类型(一)酶传感器是发展最早，也是目前最成熟的一类生物传感器。它是在固定化酶的催化作用下，生物分子发生化学变化后，通过换能器记录变化从而间接测定出待测物浓度。目前国际上已研制成功的酶传感器有20余种，其中最成熟的是葡萄糖传感器。使用时将酶电极浸入到样品溶液中，溶液中的葡萄糖即扩散到酶膜上，在固定于酶膜上的葡萄糖氧化酶作用下生成葡萄糖酸，同时消耗氧气，通过氧电极测定溶液中氧浓度的变化，推测出样品中葡萄糖的浓度；(二)组织传感器利用动植物组织中多酶系统的催化作用来检测待测物。由于所利用的是组织中的酶，无需人工提纯过程，因而较稳定，使用时间长；(三)微生物传感器将微生物固定在生物敏感膜上，利用微生物的呼吸作用或所含有的酶类，来测定待测物质尤其是发酵过程中的物质浓度；(四)免疫传感器利用抗原和抗体之间的高度特异性，将抗原(或抗体)结合在生物敏感膜上，来测定样品中相应抗体(或抗原)的浓度；(五)场效应晶体管生物传感器结合了晶体管工艺，所需酶或抗体量很少，被认为是第三代生物传感器。目前实际应用不多，但发展潜力巨大。近年来，生物传感器的研制和开发已取得了显著的进展，在许多行业都具有潜在应用价值。未来在与分子电子学、生物电子学等前沿学科的结合过程中，必将创造出更灵敏更新颖的生物传感器，并将使生物传感器向着微型化、便携化和实用化发展。中国专利99M9332. 2提出了一种葡糖糖氧化酶的固定方法，该方法应用二氧化钛膏状物固定葡糖糖氧化酶，并作为电子中间体。该专利技术较为新颖，可使用多次，但二氧化钛电子传递效果不比铁氰化钾优异，灵敏度和准确度也有限，且多次使用易遇到酶活性保持、酶体脱落等问题。中国专利CN1219676A采用一次性双电子双酶生物传感器用以检测血液中的胆固醇及葡萄糖等，但这类传感器需要氧的参与，且容易受血液中氧含量变化的干扰。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供基于功能化材料的葡萄糖生物传感器。本专利技术的另一目的是提供基于功能化材料的葡萄糖生物传感器的制备方法。本专利技术基于国家标准GB7665-87对传感器下的定义是“能感受规定的被测量并按照一定的规律转换成可用信号的器件或装置，通常由敏感元件和转换元件组成”开发而成，其开发原理是基于葡萄糖氧化酶(GOD)膜的作用下，葡萄糖发生氧化反应，消耗氧而生成葡萄糖酸内脂和过氧化氢。物质的量的改变可转换为电信号，其信号变化可用上述的生物传感器检测到。本专利技术的基于功能化材料的葡萄糖生物传感器，其工作电极由石墨烯纳米材料制成。其中，石墨烯纳米材料选自钯纳米颗粒/石墨烯复合材料、钼纳米颗粒/石墨烯复合材料、金纳米颗粒/石墨烯复合材料、银纳米颗粒/石墨烯复合材料、铜纳米颗粒/ 石墨烯复合材料、锗纳米颗粒/石墨烯复合材料、三氧化二铁纳米颗粒/石墨烯复合材料、 四氧化三铁纳米颗粒/石墨烯复合材料、氧化铟锡纳米颗粒/石墨烯复合材料及氧化铟锡-钼二元复合纳米颗粒/石墨烯纳米复合材料。本专利技术中，其石墨烯的制备方法选自水合胼还原法外、括胶带法、SiC基底上外延生长法、硼氢化钠及水合胼两步还原法、碱还原法、酸还原法、水热法、溶剂热法、化学气相沉积法、石墨直接剥离法、微波辅助还原法、碳管剪切法、电化学还原法、火焰法及自由基还原法。本专利技术的石墨烯纳米材料制备方法包括如下步骤a.将石墨烯氧化物分散到二氯亚砜与N，N-二甲基甲酰胺的混合介质中，室温超声，随后回流，制备得到棕色酰氯化合物；b.与此同时，将邻苯二甲酰壳聚糖、LiCl和N，N-二甲基乙酰胺混合，在氮气保护下 120 150°C反应；冷却该反应体系后，c.将a的产物及吡啶加入到反应体系中，氮气保护下回流，过滤，洗涤，真空干燥；d.干燥后的固体在蒸馏水中搅拌，过滤，保留固体重新分散于蒸馏水中，超声，过滤，洗涤，真空干燥，得中间体PHCS-GO ；e.将d所得中间体分散于水合胼中于60 90°C反应，过滤，洗涤，真空干燥，得含活性胺基的中间体CSGR-NH2 ；f.将含活性胺基的中间体CSGR-NH2W入水中，再加入乙二醇，超声状态下逐滴加入金属纳米粒子前体的乙二醇溶液或水溶液，氮气保护下先在酸性条件下反应，后在碱性条件 120 140 °C下反应；g.冷却到室温后，过滤，洗涤，真空干燥，得石墨烯纳米材料纳米颗粒/石墨烯复合材料。最合适的石墨烯纳米材料制备方法包括如下步骤a.将石墨烯氧化物分散到二氯亚砜与N，N-二甲基甲酰胺的混合介质中，室温超声20 40min，随后回流40 60小时，制备得到棕色酰氯化合物；b.与此同时，将邻苯二甲酰壳聚糖、LiCl和N，N-二甲基乙酰胺混合，在氮气保护下下 120 150°C反应2 4小时；冷却该反应体系后，c.将a的产物及吡啶加入到反应体系中，氮气保护下回流40 60小时，冷却后，过滤， 洗涤，真空干燥；d.干燥后固体在蒸馏水中搅拌3 9小时，过滤，保留固体重新分散于蒸馏水中，超声 0. 5 2小时，过滤，洗涤，所得固体在真空下干燥，得中间体PHCS-GO ；e.将d所得中间体分散于水合胼中，60 90°C下反应10 M小时，过滤，洗涤，真空干燥得含活性胺基的中间体CSGR-NH2 ；f.将含活性胺基的中间体CSGR-NH2加入水中。再加入乙二醇，超声20 30分钟后， 逐滴加入金属纳米粒子前体的乙二醇溶液或水溶液，氮气保护下先在PH值5-6酸性条件下反应12 M小时，后在pH值12-13碱性条件120 140 0C下反应；g.冷却到室温后，过滤，水洗涤，乙醇洗涤，真空下干燥，得石墨烯纳米材料纳米颗粒/ 石墨烯复合材料。本专利技术的基于功能化材料的葡萄糖生物传感器，是将石墨烯纳米材料制成的工作电极用于葡萄糖生物传感器的组装而制成，由石墨烯纳米材料制成的工作电极的制备方法包括如下步骤a.将玻碳电极打磨，然后进行抛光处理；b.清洗干净后，室温晾干备用；c.石墨烯纳米材料超声分散于3% 10%的醋酸中；d.取上述分散液滴于b之后的玻碳电极，干燥；然后，e.在室温下将该电极用0.1% 1%戊二醛溶液浸泡，随后用去离子水洗涤并干燥；f.将葡糖糖氧化酶溶液滴于e之后的电极上，本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：程金生，
申请(专利权)人：桂林医学院，
类型：发明
国别省市：
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