[发明专利]一种汗液检测葡萄糖的纳米多孔金无酶柔性传感电极及其制备方法与应用

说明书

本发明提供了一种汗液检测葡萄糖的纳米多孔金无酶柔性传感电极及其制备方法与应用。本发明提供了一种三电极共面集成的无酶葡萄糖传感电极，通过电沉积将高催化活性的纳米多孔金与精细叉指电极结合，为在微小电极区域电沉积纳米材料提供了一种可行方法。本发明提供的纳米多孔金修饰的柔性传感电极具有较高的灵敏度，极低的检出限，较宽的检出范围以及优异的稳定性和抗干扰性能，其检出限为0.55μM，在0.001～2.50mM和2.50～10.0mM的检出范围内分别拥有1297μA/mM·cm²和854.7μA/mM·cm²的高灵敏度。

技术领域

本发明属于葡萄糖检测用传感器领域，涉及一种无酶检测葡萄糖的纳米多孔金(NPG)柔性传感电极的制备方法，尤其是传感电极在葡萄糖快速检测中的应用。

背景技术

糖尿病是由于人体胰腺分泌的胰岛素不足或不能有效利用胰岛素引起的疾病。近几十年来，糖尿病的发病率不断上升，已被列为四大非传染性疾病之一。糖尿病是一种慢性疾病，会引发多种并发症如视力减退、肾功能衰竭、视网膜病变和中风等，因此对糖尿病的有效检测与治疗受到社会的广泛关注。

研究表明，严格控制血糖可以保障糖尿病患者的生命健康，有效防止并发症。为了及时了解人体内的代谢水平和血糖含量，本领域需要一种具有高灵敏度、高可靠性的葡萄糖检测电极，用于持续检测人体中葡萄糖的含量，且便于使用。

现阶段检测葡萄糖的主要方法包括电化学方法、比色法、电导法、光学方法和荧光光谱法，其中电化学法具有检测限低、响应时间短、稳定性好和成本较低等优点，因此得到广泛使用。

使用电化学传感技术检测葡萄糖，其中最大的限制是酶对外部环境极为敏感，容易失活，导致含酶的电化学传感器难以重复使用。因此，开发高性能无酶电化学传感器尤为重要。

电极是电化学传感器的核心元器件，其中，三电极体系应用较为广泛。三电极包括工作电极，参比电极和对电极。传统的三电极体系的三个电极并非在一个平面上进行集成，各电极之间距离较远，在电化学测试过程中工作电极和对电极之间容易出现浓差极化，影响测试精度。此外，传统三电极尺寸大，不便于微型传感器的设计与加工，限制了三电极体系的应用，也不利于快检型传感电极的普及与应用。

专利CN109019572A公开了一种无酶葡萄糖电化学传感电极，其主要技术方案是以泡沫Ni为模板，采用气相沉积法(CVD)批量合成三维石墨烯材料3D-G-Ni。以3D-G-Ni直接作为电极材料及传感界面，建立了高灵敏度的葡萄糖无酶电化学传感电极，用于人体血清中葡萄糖浓度的测定。其检出限可达到1μM。然而，此法需要在高温下制备，且工艺条件复杂，制备成本较高，且通过血液检测方式，比体外检测更加繁琐。

而且叉指电极的复杂结构给活性材料负载带来很大的挑战，目前制备活性材料浆料，通过丝网印刷方式制备叉指电极是常用的方法，然而这种方法对浆料有所限制，且难以调控叉指电极的线宽线距，还容易造成电极损伤，因此如何在微小区域内电沉积活性材料是亟待解决的一个问题。

综上所述，本领域需要一种制备工艺简单的、可重复使用的无酶葡萄糖快速检测传感电极，以降低制备成本，简化检测步骤，并实现在体外检测葡萄糖，使得葡萄糖检测更加安全、简便。

发明内容

本发明的目的是提供一种可用于汗液无酶检测葡萄糖的、三电极共面的纳米多孔金柔性传感电极。

该电极由聚酰亚胺柔性基底、导电层、反应层组成；聚酰亚胺柔性基底表面设有导电层，导电层表面设有反应层；所述导电层为Ti、Mo、W中的至少两种形成的合金层；所述反应层表面设有纳米多孔金层；所述电极由三电极集成共面组成，其中工作电极表面修饰纳米多孔金，对电极表面修饰铂，参比电极表面修饰银-氯化银。

该电极正面设置有一对螺旋式的叉指电极，分别作为工作电极和对电极；电极正面设置有外圈的半圆电极线作为参比电极；工作电极和对电极的距离为100μm。