[发明专利]一种全固态脲酶电极及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于电分析化学检测技术领域，具体涉及一种全固态脲酶电极及其制备方法。

背景技术

近年来，由于化学传感器的发展，特别是关于电化学传感器的研究，及其在生物医学、环境领域中的应用拓展，需要一种简单的电极制作技术，批量生产化学性能相同，重现性、灵敏度较好的，廉价且可一次性使用的传感器。丝网印刷的过程不仅是可重现的，而且为人们设计合适的电极形状提供了广阔的想象空间，所制作传感器电极的大小和形状可以改变，适合于大批量制作稳定性与一致性好的电化学传感器，易微型化和集成化。丝网印刷设备简单、操作方便，印刷、制版简易且成本低廉，操作方便，适应性强。

尿素的分析在临床化学、农业化学、环境污染监测、工业过程分析及其它应用中都有一定的重要性。在临床检验上，尿素是血清、血液和尿液中的一种重要代谢物质，也是肾脏、肝脏和尿液系统疾病诊断、临床分析的一项重要指标。血清中的尿素含量是肾脏功能、心脏代谢失调等病变的常见指示物质之一。肾前性或肾后性引起的尿路结石、尿量减少、胃肠道出血等也会引起血清尿素的增高；而肝脏功能受损、肝硬化和中毒性肝炎等则会引起尿素代谢减缓，导致血清尿素的降低。因而，若可以实现对尿素浓度变化的测定，将有益于人们在疾病爆发前采取行之有效的预防应对措施。

目前尿素的测定多应用分光光度法，它所需时间较长，并需加试剂，且不适于有色样品和生物体液中尿素的测定，酶法虽然比比色法特异，准确，但每次需加酶，成本较高，因此，需要一个简单快速价廉的方法代替临床现用的方法。

发明内容

本发明的目的是提供一种全固态脲酶电极，该电极是基于丝网印刷技术的全固态脲酶电极，以生物质脲酶作为识别的敏感膜，将脲酶固定于识别部件表面，利用脲酶对尿素的专一催化作用，从而导致体系pH值发生改变，再以电位的变化最终实现对尿素的测定。脲酶对尿素的催化过程如下：

并且该电极小巧轻便，易于携带，操作简便。

本发明还有一个目的是提供一种上述全固态脲酶电极的制作方法，该方法制备过程简单，适合大批量生产。

本发明的目的是通过以下方式实现的：

一种全固态脲酶电极，该脲酶电极包括基板、工作电极和参比电极，工作电极和参比电极平行设置于基板上，其特征在于：

所述工作电极包括位于基板上的第一接触电极，第一接触电极与第一反应区之间通过导电层连接，在第一反应区上设有第一响应层；

所述参比电极包括位于基板上的第二接触电极，第二接触电极与第二反应区之间通过导电层连接，在第二反应区上设有第二响应层；

绝缘膜层设置于第一响应层和第二响应层周围，隔膜层覆于绝缘膜层上，在第一响应层区和第二响应层区之上开口；

盖板覆盖于隔膜层上，盖板、隔膜层、绝缘膜层与第一响应层之间形成第一空腔，盖板、隔膜层、绝缘膜层与第二响应层之间形成第二空腔；

盐桥位于隔膜层上，两端分别位于第一空腔和第二空腔中。

所述的第一接触电极及第二接触电极、第一反应区及第二反应区、及导电层是将银浆采用丝网印刷的方法印刷于基板上。

所述的在第一空腔上方的盖板上开有第一加样口，在第二空腔上方的盖板上开有第二加样口，在盐桥上方的盖板上设有透气口。

所述的隔膜层在第一响应层区和第二响应层区上方的开口面积分别大于相应区域。

所述的基板材料是聚丙烯、聚醋、聚乙烯、聚氯乙烯或陶瓷中的一种；盐桥材料为超细无纺布或者特种纤维；隔膜层材料是PET基材的双面胶膜层。

所述的第一响应层材料由碳浆、金属氧化物、脲酶、牛血清蛋白组成，金属氧化物质量百分含量为第一响应层材料的10％～30％；脲酶的质量百分含量为第一响应层材料的0.5％～1.5％；牛血清蛋白的质量为第一响应层的百分含量为0.1％～0.6％，其余为碳浆。

所述的第二响应层由碳浆、金属氧化物、牛血清蛋白组成，金属氧化物质量百分含量为第二响应层材料的10％～30％；牛血清蛋白的质量为第二响应层材料的百分含量为0.1％～0.6％，其余为碳浆。

所述的金属氧化物选用MnO₂、SnO₂、RuO₂等中的一种。

一种脲酶电极的制备方法包括以下步骤：

a.采用丝网印刷方法在基板印刷银浆层，银浆层分为第一接触电极、第二接触电极、导电层、第一反应区和第二反应区；