[發(fā)明專利]鈦基底上鎳-鋁水滑石納米片陣列無酶葡萄糖傳感器電極

無效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200910063291.8
• 申請(qǐng)日: 2009-07-24
• 公開（公告）號(hào): CN101598697A
• 公開（公告）日: 2009-12-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 黃新堂;李新;艾漢華;劉金平
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 華中師范大學(xué)
• 主分類號(hào): G01N27/30
• 分類號(hào): G01N27/30
• 代理公司: 湖北武漢永嘉專利代理有限公司
• 代理人: 張安國(guó)

技術(shù)領(lǐng)域

發(fā)明涉及無酶葡萄糖傳感器電極，具體為一種鈦基底上鎳-鋁水滑石納米片陣列無酶 葡萄糖傳感器電極。屬于生物、醫(yī)學(xué)、分析化學(xué)、電子儀器、電子信息等領(lǐng)域，主要用于 生物、臨床醫(yī)學(xué)、化學(xué)、化工等類產(chǎn)品的電化學(xué)分析儀器中。

背景技術(shù)

在普通的電化學(xué)葡萄糖探測(cè)電極上，需要用殼聚糖或者Nafion將起電化學(xué)反應(yīng)作用的 葡萄糖氧化酶固定在電極上。由于葡萄糖氧化酶價(jià)格昂貴，不易保存，必須低溫冷藏，容 易失活，如果保存不當(dāng)，葡萄糖氧化酶就會(huì)失去催化活性，失去葡萄糖濃度探測(cè)的作用， 因此，這種電極的廉價(jià)、方便和普及使用就存在著難以克服的困難；同時(shí)，固定葡萄糖氧 化酶的殼聚糖或者Nafion都有微溶于水的性質(zhì)，于是，起電化學(xué)反應(yīng)作用的葡萄糖氧化酶 就會(huì)隨著殼聚糖或者Nafion慢慢溶于水，即長(zhǎng)時(shí)間或者多次的使用，電極上的葡萄糖氧化 酶就會(huì)變得越來越少，其電化學(xué)性能就會(huì)越來越差。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是通過納米技術(shù)實(shí)現(xiàn)二價(jià)鎳化合物[Ni_1-xAl_x(OH)₂]^x+[A^m-]_x/m·nH₂O在具 有電化學(xué)穩(wěn)定性和生物相容性的鈦基底上均勻、可控和納米結(jié)構(gòu)生長(zhǎng)，得到一種性價(jià)比高 和通用性強(qiáng)的葡萄糖無酶?jìng)鞲衅麟姌O，服務(wù)于人體血糖的簡(jiǎn)單、方便、廉價(jià)和快速檢測(cè)， 保障人們身心健康，促進(jìn)社會(huì)穩(wěn)定、和諧與發(fā)展。

本發(fā)明的原理是：應(yīng)用在電化學(xué)過程中，二價(jià)鎳化合物在堿性溶液中氧化成三價(jià)鎳(在 本發(fā)明中的二價(jià)鎳化合物為鎳-鋁水滑石材料[Ni_1-xAl_x(OH)₂]^x+[A^m-]_x/m·nH₂O，其中A^m-為陰 離子碳酸根[CO₃]^-，硝酸根[NO₃]^2-等)，又由于溶液中存在的葡萄糖的還原作用，使得三價(jià) 鎳還原成為二價(jià)鎳，從而可以探測(cè)到電化學(xué)過程溶液中葡萄糖的存在及其多少，即無酶葡 萄糖傳感器電極的工作原理。

本發(fā)明的關(guān)鍵是，在具有電化學(xué)穩(wěn)定性和生物相容性的鈦基底上制備鎳-鋁水滑石材 料納米結(jié)構(gòu)片狀陣列，由于材料的納米結(jié)構(gòu)陣列，可以達(dá)到同時(shí)保障傳感器的整體均勻性 和大的表面積及高靈敏度的目的。

實(shí)施本發(fā)明的目的方案是：

一種無酶葡萄糖傳感器電極，其特征在于，該電極為鈦基底上鎳-鋁水滑石納米片陣列 構(gòu)成，其單個(gè)鎳-鋁水滑石納米片厚度20～40納米、直徑200～400納米，垂直、均勻、致 密地分布在鈦金屬表面，呈現(xiàn)陣列形式。

本發(fā)明的一種無酶葡萄糖傳感器電極制備方法包括：將鈦金屬用稀氫氟酸溶液浸泡、 清水沖洗后置入六水硝酸鎳、九水硝酸鋁和尿素配制的蒸餾水溶液中；然后將所述的水溶 液連同鈦金屬置于高壓釜內(nèi)的聚四氟乙烯內(nèi)膽中密封加熱到70℃以上，優(yōu)選75℃-95℃， 保持36小時(shí)以上，優(yōu)選36-72小時(shí)；自然冷卻后將鈦金屬取出，得到鈦基底上鎳-鋁水滑 石納米片陣列無酶葡萄糖傳感器電極樣品，其中六水硝酸鎳濃度為2.036克/70-140毫升 水、九水硝酸鋁濃度為1.313克/70-140毫升水，尿素濃度為4.200克/70-140毫升水。

其中，所述的鈦金屬根據(jù)需要，可為鈦片、鈦棒或鈦絲。

本發(fā)明的無酶葡萄糖傳感器電極的應(yīng)用，其特征在于，用于生物、醫(yī)學(xué)、化學(xué)、化工、 電子儀器、電子信息類產(chǎn)品中。

將得到的樣品，用場(chǎng)發(fā)射掃描電子顯微鏡(日本電子公司生產(chǎn)，型號(hào)：JEOL?6700F) 觀察其表面生長(zhǎng)的納米片陣列狀況，并做X射線衍射晶體結(jié)構(gòu)分析(丹東奧龍射線儀器有限 公司，型號(hào)：Y2000)。試驗(yàn)結(jié)果表明，鎳-鋁水滑石納米片厚度20～40納米、直徑200～400 納米，垂直、均勻、致密地分布在鈦金屬表面，呈現(xiàn)陣列形式。

鎳-鋁水滑石納米片陣列無酶葡萄糖傳感器電極的性能應(yīng)用電化學(xué)工作站測(cè)試(上海辰 華公司，型號(hào)：CHI660C)，鈦基底上鎳-鋁水滑石納米片陣列做工作電極，鉑絲做輔助電極， 飽和甘汞電極為參比電極，結(jié)果表明，該工作電極靈敏度高、探測(cè)極限低、反應(yīng)速度快、 線性范圍大、工作性能穩(wěn)定。