[發明專利]一種用于血糖生物傳感器的修飾電極及其制備方法和應用

有效

• 申請號: 201510085409.2
• 申請日: 2015-02-15
• 公開（公告）號: CN104597093B
• 公開（公告）日: 2017-05-24
• 發明（設計）人: 劉俊辰;李紅
• 申請（專利權）人: 華南師范大學
• 主分類號: G01N27/327
• 分類號: G01N27/327
• 代理公司: 廣東廣信君達律師事務所44329
• 代理人: 楊曉松

技術領域

本發明屬于生物電化學傳感器領域，具體涉及一種用于血糖生物傳感器的修飾電極及其制備方法和應用。

背景技術

糖尿病是由于胰島素分泌缺陷或者生物效應降低引起的一種新陳代謝型疾病，嚴重危害人類健康。積極的預防治療和早期篩查是糖尿病的有效控制手段，因此，血糖快速有效的體外檢測具有十分重要的意義。

目前血糖的體外檢測方法主要有高效液相色譜法、分光光度法、旋光度法、氣相色譜法、電化學生物傳感器等。這些方法存在著設備昂貴、過程繁鎖、檢測時間長等問題，因此在血糖實際的檢測中受到限制。相比較而言，生物電化學傳感器具有操作簡單、易于微型化、響應速度快、靈敏度高、成本低廉等優點，在血糖的體外檢測中具有很好的應用前景。

血糖生物電化學傳感器通常是利用葡萄糖氧化酶來識別檢測血糖，在本發明之前的第一代血糖生物傳感器采用葡萄糖氧化酶的天然介體，利用生成的H₂O₂在電極上的氧化輸出信號指示血糖濃度，這種傳感器存在受環境氧濃度影響大、響應特性差、背景電流大等問題，因而產生了第二代血糖生物傳感器。第二代血糖生物傳感器通過外加媒介體來促進血糖氧化與電極間電子傳遞問題，通過媒介體介導葡萄糖氧化酶對葡萄糖的催化反應，并不直接依賴O₂或H₂O₂濃度變化，而是利用具有較低氧化電位的媒介體的氧化信號對血糖進行測定。然而，第二代血糖生物傳感器仍然存在穩定性差、檢測信號弱、靈密度低、抗干擾能力差、難于微型化及大規模生產等問題。

發明內容

為解決第二代血糖生物電化學傳感器存在檢測靈敏度低、重現性與抗干擾能力差以及葡萄糖氧化酶不穩定等的缺陷，本發明的首要目的在于提供一種用于血糖生物傳感器的、由葡萄糖氧化酶、電子媒介體與殼聚糖功能化碳納米管組成的修飾電極的制備方法。

本發明的又一目的在于提供一種上述制備方法制備而成的修飾電極。

本發明的再一目的在于提供上述修飾電極在制備血糖生物傳感器中的應用。

本發明的目的通過下述技術予以實現：

一種用于血糖生物傳感器的修飾電極的制備方法，包括以下操作步驟：

(1)在水溶劑中采用十二烷基苯磺酸鈉分散單壁碳納米管，得到單壁碳納米管懸浮液；將單壁碳納米管懸浮液滴加到基底電極上，再將該電極在紅外燈下干燥制得單壁碳納米管修飾電極；

(2)分別配制濃度為10～20g/L的葡萄糖氧化酶的三羥甲基氨基甲烷溶液、2～8g/L的二茂鐵的乙腈溶液以及8～13mmol/L的四丁基高氯酸銨的乙腈溶液；將二茂鐵的乙腈溶液以及四丁基高氯酸銨的乙腈溶液按照體積比為1:1混合，得到二茂鐵與四丁基高氯酸銨的混合液；再將二茂鐵與四丁基高氯酸銨的混合液與葡萄糖氧化酶的三羥甲基氨基甲烷溶液按照體積比為1:1混合，得到葡萄糖氧化酶-二茂鐵混合液；接著將葡萄糖氧化酶-二茂鐵混合液滴加到單壁碳納米管修飾電極上，然后在20～50℃下恒溫干燥，制得葡萄糖氧化酶-二茂鐵修飾單壁碳納米管電極；

(3)用乙酸溶解殼聚糖，得到殼聚糖溶液；將殼聚糖溶液滴加到葡萄糖氧化酶-二茂鐵修飾單壁碳納米管電極上，在20～50℃下恒溫干燥，制得用于血糖生物傳感器的修飾電極。

步驟(1)所述基底電極為石墨電極或玻碳電極，有效面積為0.1～1.0cm²。

步驟(2)所述葡萄糖氧化酶的三羥甲基氨基甲烷溶液的濃度優選為16g/L，二茂鐵的乙腈溶液的濃度優選為4g/L，四丁基高氯酸銨的乙腈溶液的濃度優選為10.8mmol/L。

步驟(2)所述葡萄糖氧化酶-二茂鐵混合液中葡萄糖氧化酶濃度為8g/L，二茂鐵濃度為1g/L，四丁基高氯酸銨濃度為2.7mmol/L；步驟(3)所述殼聚糖溶液的濃度為5g/L。

在基底電極上依次修飾了單壁碳納米管懸浮液、葡萄糖氧化酶-二茂鐵混合液及殼聚糖溶液；步驟(1)所述滴加到基底電極上的單壁碳納米管懸浮液的量為平均每1cm²基底電極滴加65μL；步驟(2)所述滴加到單壁碳納米管修飾電極上的葡萄糖氧化酶-二茂鐵混合液的量為平均每1cm²基底電極滴加65μL；步驟(3)所述滴加到葡萄糖氧化酶-二茂鐵修飾單壁碳納米管電極上的殼聚糖溶液的量為平均每1cm²基底電極滴加100μL。

一種由上述制備方法制備得到的修飾電極。

上述修飾電極在制備血糖傳感器中的應用，所述應用按照以下操作步驟：