[发明专利]直立石墨烯葡萄糖酶工作电极、制备方法及生物传感器

说明书

本发明涉及纳米材料制备和应用技术领域，具体涉及直立石墨烯葡萄糖酶工作电极、制备方法及生物传感器，直立石墨烯葡萄糖酶工作电极包括直立型少层石墨烯薄膜、包覆于直立型少层石墨烯薄膜表面的葡萄糖氧化酶层和包覆于葡萄糖氧化酶层表面的多孔亲水保护功能膜，所述直立型少层石墨烯薄膜上连接有非六环大pi键合的碳原子点缺陷团簇和铂金纳米颗粒。可用于葡萄糖的连续无痛检测，其具有极高的检测灵敏度。

技术领域

本发明涉及纳米材料制备和应用技术领域，具体涉及直立石墨烯葡萄糖酶工作电极、制备方法及生物传感器。

背景技术

糖尿病是由于胰腺分泌胰岛素不足或不能有效利用胰岛素而引起的疾病，葡萄糖的浓度是诊断和治疗糖尿病的重要指标之一，因此血糖监测装置是糖尿病治疗中常用的医疗设备。连续血糖监控器材是目前工业界研发的热点。目前的血糖监测装置主要是利用丝网印刷厚膜电极测试条进行指尖血检测，给病患带来不便和痛苦，而且诊断不及时。虽然已经有国际先进企业开发了针式葡萄糖生物传感器的电极，但是现有的葡萄糖生物传感器电极的微型化，连续监控稳定性和灵敏度还有待提高。现在扎入体内的针不能长期使用，而且给病患带来痛苦。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明的第一目的在于提供一种直立石墨烯葡萄糖酶工作电极，可用于葡萄糖的连续无痛检测，其具有极高的检测灵敏度。

本发明的第二目的在于提供上述直立石墨烯葡萄糖酶工作电极的制备方法，该制备方法操作简单，制得的直立石墨烯葡萄糖酶工作电极可用于葡萄糖的连续无痛检测，其具有极高的检测灵敏度。

本发明的第三目的在于提供一种生物生物传感器，相比现有的葡萄糖生物传感器的电催化活性和检测灵敏度更高。

本发明的第一目的是通过以下技术方案实现的：

直立石墨烯葡萄糖酶工作电极，其包括直立型少层石墨烯薄膜、包覆于直立型少层石墨烯薄膜表面的葡萄糖氧化酶层和包覆于葡萄糖氧化酶层表面的多孔亲水保护功能膜，所述直立型少层石墨烯薄膜上连接有非六环大pi键合的碳原子点缺陷团簇和铂金纳米颗粒。

本发明的第二目的是通过以下技术方案实现的：

直立石墨烯葡萄糖酶工作电极的制备方法，其包括以下步骤：

步骤一、采用等离子体增强化学气相沉积法在导电基材表面生长直立型少层石墨烯薄膜；

步骤二、采用等离子体法在直立型少层石墨烯薄膜表面形成非六环大π键合的碳原子点缺陷团簇；

步骤三、采用磁控管等离子体溅射源物理气相沉积法在经步骤二处理后的直立型少层石墨烯薄膜表面沉积铂金(Pt)纳米颗粒；

步骤四、配制葡萄糖氧化酶混合溶液，将葡萄糖氧化酶混合溶液滴至步骤三处理后的直立型少层石墨烯薄膜表面，使葡萄糖氧化酶固定，并包覆于直立型少层石墨烯薄膜表面，室温静置两小时，然后对处理后的直立型少层石墨烯进行晾干。

其中，所述导电基材为碳纸、碳布、石墨纸、陶瓷、硅片、石英、镍箔、铂箔、金箔中的至少一种。

其中，所述缺陷团簇包括羟基、羧基、氨基基团中的至少一种。

其中，所述步骤一包括如下操作：

S11、对等离子体增强化学气相沉积设备的工艺腔室抽真空至工艺腔室内的真空度为0.1-10Pa；

S12、将导电基材放至等离子体增强化学气相沉积设备中，然后调整所述工艺腔室内的真空度为5-30Pa；