[发明专利]一种用于血糖生物传感器的修饰电极及其制备方法和应用

说明书

技术领域

本发明属于生物电化学传感器领域，具体涉及一种用于血糖生物传感器的修饰电极及其制备方法和应用。

背景技术

糖尿病是由于胰岛素分泌缺陷或者生物效应降低引起的一种新陈代谢型疾病，严重危害人类健康。积极的预防治疗和早期筛查是糖尿病的有效控制手段，因此，血糖快速有效的体外检测具有十分重要的意义。

目前血糖的体外检测方法主要有高效液相色谱法、分光光度法、旋光度法、气相色谱法、电化学生物传感器等。这些方法存在着设备昂贵、过程繁锁、检测时间长等问题，因此在血糖实际的检测中受到限制。相比较而言，生物电化学传感器具有操作简单、易于微型化、响应速度快、灵敏度高、成本低廉等优点，在血糖的体外检测中具有很好的应用前景。

血糖生物电化学传感器通常是利用葡萄糖氧化酶来识别检测血糖，在本发明之前的第一代血糖生物传感器采用葡萄糖氧化酶的天然介体，利用生成的H₂O₂在电极上的氧化输出信号指示血糖浓度，这种传感器存在受环境氧浓度影响大、响应特性差、背景电流大等问题，因而产生了第二代血糖生物传感器。第二代血糖生物传感器通过外加媒介体来促进血糖氧化与电极间电子传递问题，通过媒介体介导葡萄糖氧化酶对葡萄糖的催化反应，并不直接依赖O₂或H₂O₂浓度变化，而是利用具有较低氧化电位的媒介体的氧化信号对血糖进行测定。然而，第二代血糖生物传感器仍然存在稳定性差、检测信号弱、灵密度低、抗干扰能力差、难于微型化及大规模生产等问题。

发明内容

为解决第二代血糖生物电化学传感器存在检测灵敏度低、重现性与抗干扰能力差以及葡萄糖氧化酶不稳定等的缺陷，本发明的首要目的在于提供一种用于血糖生物传感器的、由葡萄糖氧化酶、电子媒介体与壳聚糖功能化碳纳米管组成的修饰电极的制备方法。

本发明的又一目的在于提供一种上述制备方法制备而成的修饰电极。

本发明的再一目的在于提供上述修饰电极在制备血糖生物传感器中的应用。

本发明的目的通过下述技术予以实现：

一种用于血糖生物传感器的修饰电极的制备方法，包括以下操作步骤：

(1)在水溶剂中采用十二烷基苯磺酸钠分散单壁碳纳米管，得到单壁碳纳米管悬浮液；将单壁碳纳米管悬浮液滴加到基底电极上，再将该电极在红外灯下干燥制得单壁碳纳米管修饰电极；

(2)分别配制浓度为10～20g/L的葡萄糖氧化酶的三羟甲基氨基甲烷溶液、2～8g/L的二茂铁的乙腈溶液以及8～13mmol/L的四丁基高氯酸铵的乙腈溶液；将二茂铁的乙腈溶液以及四丁基高氯酸铵的乙腈溶液按照体积比为1:1混合，得到二茂铁与四丁基高氯酸铵的混合液；再将二茂铁与四丁基高氯酸铵的混合液与葡萄糖氧化酶的三羟甲基氨基甲烷溶液按照体积比为1:1混合，得到葡萄糖氧化酶-二茂铁混合液；接着将葡萄糖氧化酶-二茂铁混合液滴加到单壁碳纳米管修饰电极上，然后在20～50℃下恒温干燥，制得葡萄糖氧化酶-二茂铁修饰单壁碳纳米管电极；

(3)用乙酸溶解壳聚糖，得到壳聚糖溶液；将壳聚糖溶液滴加到葡萄糖氧化酶-二茂铁修饰单壁碳纳米管电极上，在20～50℃下恒温干燥，制得用于血糖生物传感器的修饰电极。

步骤(1)所述基底电极为石墨电极或玻碳电极，有效面积为0.1～1.0cm²。

步骤(2)所述葡萄糖氧化酶的三羟甲基氨基甲烷溶液的浓度优选为16g/L，二茂铁的乙腈溶液的浓度优选为4g/L，四丁基高氯酸铵的乙腈溶液的浓度优选为10.8mmol/L。

步骤(2)所述葡萄糖氧化酶-二茂铁混合液中葡萄糖氧化酶浓度为8g/L，二茂铁浓度为1g/L，四丁基高氯酸铵浓度为2.7mmol/L；步骤(3)所述壳聚糖溶液的浓度为5g/L。

在基底电极上依次修饰了单壁碳纳米管悬浮液、葡萄糖氧化酶-二茂铁混合液及壳聚糖溶液；步骤(1)所述滴加到基底电极上的单壁碳纳米管悬浮液的量为平均每1cm²基底电极滴加65μL；步骤(2)所述滴加到单壁碳纳米管修饰电极上的葡萄糖氧化酶-二茂铁混合液的量为平均每1cm²基底电极滴加65μL；步骤(3)所述滴加到葡萄糖氧化酶-二茂铁修饰单壁碳纳米管电极上的壳聚糖溶液的量为平均每1cm²基底电极滴加100μL。

一种由上述制备方法制备得到的修饰电极。

上述修饰电极在制备血糖传感器中的应用，所述应用按照以下操作步骤：