[发明专利]基于石墨烯和氧化石墨烯复合材料的葡萄糖传感器的制备

说明书

本发明属于生物传感器领域，具体涉及一种基于石墨烯和氧化石墨烯复合材料的葡萄糖生物传感器的制备方法。将石墨烯与氧化石墨烯复合作为电极的修饰层，石墨烯优异的导电性能有助于实现葡萄糖氧化酶与电极的直接电子传递，氧化石墨烯上的羧基能与葡萄糖氧化酶上的氨基结合起到固定葡萄糖氧化酶及提高电极稳定性的作用。以上述的担载葡萄糖氧化酶石墨烯修饰电极为工作电极，甘汞电极为参比电极，铂片电极为对电极构成的传感器，可实现葡萄糖的快速电化学测定。本发明制备的石墨烯复合材料既利于酶的固定又能实现其与电极的直接电子传递，生物传感器灵敏度高，稳定性好，线性范围宽，具有较高的抗干扰能力，可广泛用于糖尿病人的血糖和尿糖的监测。

技术领域

本发明属于生物传感器领域，具体涉及一种基于石墨烯和氧化石墨烯复合材料的葡萄糖生物传感器的制备方法。

背景技术

糖尿病是一种常见病、多发病，在我国以及全世界发病率都很高。随着糖尿病患者患病时间的延长，身体内的代谢紊乱如得不到很好地控制，可导致眼、肾、神经、血管和心脏等组织、器官的慢性并发症，以致最终发生失明、下肢坏疽、尿毒症、脑中风或心肌梗死，甚至危及生命。到目前为止，全国糖尿病患者人数己在5000万以上，成为继心血管和肿瘤之后第三位“健康杀手”。因此，糖尿病的早期发现及诊断对血糖控制及减轻糖尿病并发症的危害对于糖尿病患者具有重要意义。

目前，糖尿病患者经常用血糖仪监测血糖的变化，血糖仪需用针尖采集微量血来实现测量，这样会给使用者造成较大痛苦。特别是，已经患有糖尿病却未被诊断的健康人群，一般不会采用这样的血糖仪来测试自己的血糖。如果有一个像测血糖仪一样方便的尿糖仪来监测糖尿病高发人群的尿糖，应该是容易让人接受的。

然而，尿中的葡萄糖浓度一般浓度较低，所以要求测量尿糖的传感器要具有更高的灵敏度。石墨烯的理论比表面积高达2600m²/g，其结构中长程有序的π键电子结构，使石墨烯具有优异的导电性及室温下高的电子迁移率1.5×10⁴cm²/(V·s)。石墨烯极高的比表面积有利于提高酶的担载量，由此改善传感器的灵敏度等性能；石墨烯优异的电学性能使其可以在电化学过程中有效地促进葡萄糖氧化酶电活性中心与电极的直接电子转移，提高生物传感器的灵敏度和响应信号，缩短响应时间；同时石墨烯还具有良好的生物相容性，能够保持负载酶的生物活性，有利于提高生物传感器的稳定性。因此，将石墨烯应用于传感器电极有望获得快速灵敏的葡萄糖传感器，实现糖尿病患者早发现早治疗，提高糖尿病患者的生存质量。

化学气相沉积石墨烯具有完美的二维晶体结构，修饰在电极上可有效提高导电性。化学氧化法制备的石墨烯表面具有丰富的含氧官能团，能与葡萄糖氧化酶上的氨基形成化学键，而使葡萄糖氧化酶固定在石墨烯上，这样就可以显著提高传感器的稳定性。并且，这两种石墨烯基本结构相同，因此二者结合牢固，使电极的稳定性得到提高。而已经公开氧化石墨烯传感器通常采用在石墨烯上沉积金或铂纳米粒子来提高电极的导电性，如：中国发明专利申请(专利公开号分别为：CN102507693A和CN104833714A)，金属纳米粒子在石墨烯上结合不牢，会使电极的稳定性降低。同时，还会提高制备成本，增加制备的复杂性，不利于实用化。

发明内容

本发明的目的在于提供一`种基于化学气相沉积法(CVD)石墨烯和氧化石墨烯复合材料的第三代葡萄糖传感器的制备方法。将化学气相沉积法石墨烯与氧化石墨烯复合使用来修饰传感器电极，既能保证葡萄糖氧化酶实现与电极的直接电子转移，又能提高电极的稳定性，这种传感器具有实用价值。

本发明的技术方案是：

一种基于石墨烯和氧化石墨烯复合材料的葡萄糖传感器的制备，该方法步骤为：

(1)石墨烯修饰电极的制备

将化学气相沉积法制备的薄膜状石墨烯转移到洁净的玻碳电极表面；或者，将化学气相沉积法制备的泡沫石墨烯转移到洁净的玻碳电极表面；