[發明專利]一種可編織的纖維基晶體管葡萄糖傳感器及其制備方法

有效

• 申請號: 201710030859.0
• 申請日: 2017-01-16
• 公開（公告）號: CN106770589B
• 公開（公告）日: 2019-06-07
• 發明（設計）人: 王躍丹;王棟;卿星;張楊;周全;劉瓊珍;魯振坦;王雯雯
• 申請（專利權）人: 武漢紡織大學
• 主分類號: G01N27/414
• 分類號: G01N27/414
• 代理公司: 武漢開元知識產權代理有限公司 42104
• 代理人: 馬輝

1.一種可編織的纖維基晶體管葡萄糖傳感器，包括有機電化學晶體管(1)，其特征在于：所述有機電化學晶體管(1)包括源-漏電極(1.1)以及與所述源-漏電極(1.1)相交布置的柵極(1.2)，所述源-漏電極(1.1)與柵極(1.2)的交點處設有用于阻斷源-漏電極(1.1)與柵極(1.2)直接接觸的凝膠電解質(1.3)；所述源-漏電極(1.1)是將柔性基體材料與導電單體聚合而成的導電高分子復合材料，所述柵極(1.2)是通過固定劑將葡萄糖氧化酶附著于所述源-漏電極(1.1)表面而得；

所述源-漏電極(1.1)與柵極(1.2)垂直布置，所述源-漏電極與柵極按平紋組織結構組合；

所述柔性基體材料為尼龍絲、尼龍-納米纖維絲、尼龍-石墨烯絲、棉線絲、棉線-納米纖維絲、棉線-石墨烯絲、聚乙烯絲、聚乙烯-納米纖維絲、聚乙烯-石墨烯絲、滌綸絲、滌綸-納米纖維絲、滌綸-石墨烯絲、蠶絲、蠶絲-納米纖維、蠶絲-石墨烯中的一種；其中，尼龍-納米纖維絲、棉線-納米纖維絲、聚乙烯-納米纖維絲、滌綸-納米纖維絲、蠶絲-納米纖維是將納米纖維分別附著于尼龍絲、棉線絲、聚乙烯絲、滌綸絲、蠶絲表面對應制備而得；其中，尼龍-石墨烯絲、棉線-石墨烯絲、聚乙烯-石墨烯絲、滌綸-石墨烯絲、蠶絲-石墨烯是將石墨烯分別附著于尼龍絲、棉線絲、聚乙烯絲、滌綸絲、蠶絲表面對應制備而得；

所述導電單體為苯胺、吡咯、噻吩中的一種；

所述固定劑為全氟磺酸。

2.一種可編織的纖維基晶體管葡萄糖傳感器的制備方法，其特征在于：包括以下步驟：

1)制備有機電化學晶體管的源-漏電極：

將導電單體投入摻雜劑溶液中得到混合溶液，將柔性基體材料浸泡于冰浴條件下的混合溶液中并向混合溶液中滴加入氧化劑溶液，攪拌，反應完畢后取出柔性基體材料得到源-漏電極；

2)制備有機電化學晶體管的柵極：

將步驟1)得到的源-漏電極首先浸泡于冰浴條件下的葡萄糖氧化酶溶液， 然后再浸泡于冰浴條件下的全氟磺酸溶液中，取出得到柵極；

3)晶體管組裝：

將得到的源-漏電極與柵極按平紋組織結構組合，源-漏電極與柵極十字相交并在交點處滴上用于阻斷源-漏電極與柵極直接接觸的凝膠電解質；

所述葡萄糖氧化酶溶液中葡萄糖氧化酶的濃度為1～10mg/mL；所述全氟磺酸溶液中全氟磺酸的濃度為1～5wt％；所述氧化劑溶液與摻雜劑溶液的摩爾比為1:0.1～10；

所述步驟1)中的冰浴條件溫度為0℃，反應時間為1～5h，攪拌的速率為300～900r/min，所述步驟2)中的冰浴條件溫度為0℃，浸泡于葡萄糖氧化酶溶液的時間為20～28h，浸泡于全氟磺酸溶液的時間為20～28h；

所述柔性基體材料為尼龍絲、尼龍-納米纖維絲、尼龍-石墨烯絲、棉線絲、棉線-納米纖維絲、棉線-石墨烯絲、聚乙烯絲、聚乙烯-納米纖維絲、聚乙烯-石墨烯絲、滌綸絲、滌綸-納米纖維絲、滌綸-石墨烯絲、蠶絲、蠶絲-納米纖維、蠶絲-石墨烯中的一種；其中，尼龍-納米纖維絲、棉線-納米纖維絲、聚乙烯-納米纖維絲、滌綸-納米纖維絲、蠶絲-納米纖維是將納米纖維分別附著于尼龍絲、棉線絲、聚乙烯絲、滌綸絲、蠶絲表面對應制備而得；其中，尼龍-石墨烯絲、棉線-石墨烯絲、聚乙烯-石墨烯絲、滌綸-石墨烯絲、蠶絲-石墨烯是將石墨烯分別附著于尼龍絲、棉線絲、聚乙烯絲、滌綸絲、蠶絲表面對應制備而得；

所述導電單體為苯胺、吡咯、噻吩中的一種；

所述摻雜劑溶液為二水合5-磺基水楊酸溶液，硫酸溶液，鹽酸溶液，磷酸溶液，硝酸溶液，氯仿溶液中的一種；

所述氧化劑溶液為九水合硝酸鐵溶液，氯化鐵溶液，過硫酸銨溶液，過硫酸鉀溶液中的一種。

3.一種可編織的纖維基晶體管葡萄糖傳感器的應用，其特征在于：它在檢測人體血液、唾液及汗液中葡萄糖濃度的電子皮膚傳感器或織物的應用；

所述可編織的纖維基晶體管葡萄糖傳感器，包括有機電化學晶體管(1)，所述有機電化學晶體管(1)包括源-漏電極(1.1)以及與所述源-漏電極(1.1)相交布置的柵極(1.2)，所述源-漏電極(1.1)與柵極(1.2)的交點處設有用于阻斷源-漏電極(1.1)與柵極(1.2)直接接觸的凝膠電解質(1.3)；所述源-漏電極(1.1)是將柔性基體材料與導電單體聚合而成的導電高分子復合材料，所述柵極(1.2)是通過固定劑將葡萄糖氧化酶附著于所述源-漏電極(1.1)表面而得；

所述源-漏電極(1.1)與柵極(1.2)垂直布置，所述源-漏電極與柵極按平紋組織結構組合；

所述柔性基體材料為尼龍絲、尼龍-納米纖維絲、尼龍-石墨烯絲、棉線絲、棉線-納米纖維絲、棉線-石墨烯絲、聚乙烯絲、聚乙烯-納米纖維絲、聚乙烯-石墨烯絲、滌綸絲、滌綸-納米纖維絲、滌綸-石墨烯絲、蠶絲、蠶絲-納米纖維、蠶絲-石墨烯中的一種；其中，尼龍-納米纖維絲、棉線-納米纖維絲、聚乙烯-納米纖維絲、滌綸-納米纖維絲、蠶絲-納米纖維是將納米纖維分別附著于尼龍絲、棉線絲、聚乙烯絲、滌綸絲、蠶絲表面對應制備而得；其中，尼龍-石墨烯絲、棉線-石墨烯絲、聚乙烯-石墨烯絲、滌綸-石墨烯絲、蠶絲-石墨烯是將石墨烯分別附著于尼龍絲、棉線絲、聚乙烯絲、滌綸絲、蠶絲表面對應制備而得；

所述導電單體為苯胺、吡咯、噻吩中的一種；

所述固定劑為全氟磺酸。