[发明专利]激光诱导石墨烯/金属纳米晶复合电极的制备及其在生物活性小分子检测中的应用

说明书

本发明公开了一种石墨烯/金属纳米晶复合电极的制备方法及其产品与应用，属于生物传感技术领域。所述石墨烯/金属纳米晶复合电极的制备方法，包括以下步骤：S1、将参比电极、对电极、工作电极和导线通过丝网印刷的方式印刷在聚酰亚胺基底上；S2、对聚酰亚胺基底上印刷的工作电极区域进行一次COsubgt;2/subgt;激光诱导处理；S3、将金属前驱体溶液涂敷在工作电极区域上；S4、对涂敷了金属前驱体溶液的工作电极区域进行二次COsubgt;2/subgt;激光诱导处理。通过本发明的制备方法制得的石墨烯/金属纳米晶复合电极可用于生物活性小分子的电化学生物传感检测。

技术领域

本发明涉及生物传感技术领域，特别是涉及一种石墨烯/金属纳米晶复合电极的制备方法及其产品与应用。

背景技术

电化学生物传感器是采用电化学原理将被测物质经过生化反应后产生的信息经转换后变为电信号并输出的一类器件或装置，其优点是灵敏度高、检出限低、快速，而且可与其他微纳加工技术兼容，目前已广泛用于生化分析、疾病监测、食品安全等多个领域。高性能电化学生物传感器的研究日新月异，发展具有超灵敏、选择性检测能力的微纳集成电化学传感器已成为研究趋势。在传感器的敏感元件区域原位集成生长纳米敏感材料，可以简化传感器电极制备流程，消除由额外的粘合剂/添加剂产生的不良界面，而且还可以提供更大的表面积，全方位暴露的活性位点；并且合理的集成生长技术还有望改善传感器件的稳定性和一致性。

石墨烯是一种由sp2杂化碳原子组成的六角形平面薄层材料，具有较高的比表面积、优异的导电性以及催化活性，被认为是一种理想的构建电化学生物传感器的敏感材料，在生物医学领域受到广泛关注。石墨烯通常通过机械剥离法、化学剥离法和化学气相沉积法合成。然而，这些方法会引起严重污染或者需要在严格的条件下进行复杂的合成步骤，生产成本也较高。为了满足实际应用的需求，采用新的简单有效的石墨烯制备方法成为必然。

生物活性小分子对于人体内的各种新陈代谢过程以及整个生命过程都起着至关重要的作用，且其在体内直接影响人体的健康状况。比如：多巴胺(DA)作为一种重要的神经递质，在调节哺乳动物中枢神经系统的多种生理功能中起着举足轻重的作用。缺乏DA可导致多种神经系统疾病，如精神分裂症和帕金森病。尿酸(UA)是嘌呤代谢的主要最终产物，尿和血清中UA的浓度过高同多种疾病存在关联，包括痛风、高尿酸血症。因此监测体内的生物小分子含量尤为重要。而对体液中DA、UA等生物活性小分子的高灵敏和快速检测，对于疾病的预防与监测、临床诊断是非常必要的。若能通过简单的方法制备由石墨烯构建的用于检测生物活性小分子的电化学生物传感器将具有十分广阔的应用前景。

发明内容

本发明的目的是提供一种石墨烯/金属纳米晶复合电极的制备方法及其产品与应用(具体为在生物活性小分子检测中的应用)。本发明通过丝网印刷的方式将电化学传感电极印刷在聚酰亚胺(PI)基底上，工作电极和对电极使用碳浆印刷，参比电极使用Ag/AgCl浆料印刷，导线使用银浆印刷，然后通过CO₂激光诱导石墨烯技术对工作电极区域进行激光诱导处理，将工作电极区域的聚酰亚胺基底转化为石墨烯(LEG)电极(预先印刷的碳电极是激光蚀刻定位用的，激光处理的过程中会把碳浆去除，在PI上面蚀刻得到石墨烯)；之后再在石墨烯电极上涂敷金属前驱体溶液，再次进行激光诱导处理，实现石墨烯/金属纳米晶复合材料在电化学传感器电极表面的原位一体化集成，得到石墨烯/金属纳米晶复合电极。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

本发明的技术方案之一：一种石墨烯/金属纳米晶复合电极的制备方法，包括以下步骤：

S1、将参比电极、对电极、工作电极和导线通过丝网印刷的方式印刷在聚酰亚胺基底上；

S2、对聚酰亚胺基底上印刷的工作电极区域进行一次CO₂激光诱导处理；

S3、将金属前驱体溶液涂敷在工作电极区域上；