[發明專利]基于表面重建螺旋型鉑銥酶電極的葡萄糖生物傳感器及其制備螺旋型鉑銥酶電極的方法

在審

• 申請號: 201710353807.7
• 申請日: 2017-05-18
• 公開（公告）號: CN108956733A
• 公開（公告）日: 2018-12-07
• 發明（設計）人: 朱志剛;潘帥;李嶄虹
• 申請（專利權）人: 上海第二工業大學
• 主分類號: G01N27/327
• 分類號: G01N27/327;G01N27/26
• 代理公司: 上海天翔知識產權代理有限公司 31224
• 代理人: 劉粉寶

本發明提供了基于表面重建螺旋型鉑銥酶電極的葡萄糖生物傳感器及其制備螺旋型鉑銥酶電極的方法，所述葡萄糖生物傳感器以表面重建螺旋型鉑銥酶電極為工作電極，其中，所述鉑銥酶電極包括緊密盤繞的鉑銥線圈，所述鉑銥線圈表面沉積有花瓣狀的鉑納米粒子并且涂覆有葡萄糖氧化酶膜和環氧聚氨酯半透膜，所述葡萄糖氧化酶膜包括戊二醛、葡萄糖氧化酶和牛血清蛋白；所述環氧聚氨酯半透膜包括四氫呋喃、聚氨酯和雙組份環氧膠黏劑。本發明中的表面重建螺旋型鉑銥酶電極的葡萄糖生物傳感器，相對于裸鉑銥酶電極傳感器，明顯提升對葡萄糖溶液計時電流檢測的靈敏度和檢測線性范圍，傳感器同時具有良好的穩定性和選擇性。

技術領域

本發明涉及傳感器技術領域，具體地說，涉及一種基于表面重建螺旋型鉑銥酶電極的葡萄糖生物傳感器及其制備表面重建螺旋型鉑銥酶電極的方法。

背景技術

糖尿病是一種引起人體血糖水平異常升高的臨床慢性疾病，它會誘發高血壓、心血管、腎衰竭、手足壞死、神經紊亂等多種病癥，對人的生命健康有極大危害。據世衛組織統計，全世界范圍內每年有400萬人直接或間接由糖尿病導致死亡，所以針對糖尿病患者血糖值應該嚴格有效的監控以避免一系列的并發癥發生造成生命危險。葡萄糖生物傳感器作為臨床診斷糖尿病的重要手段，在全世界擁有著廣泛的市場，每年的銷量超過 100億美金，并且逐年增長。

目前，國際市場上，美國的美敦力公司、德康公司和雅培公司，包括國內浙江湖州圣美迪諾公司均已推出了自己的動態血糖監測儀，但是它們普遍的工作壽命均不超過72h，這主要是由于目前市面上的動態血糖監測儀工作電極的設計為了減少器件植入后機體的防御和排斥反應，大多采用針式電極，葡萄糖氧化酶只能薄薄地沉積在管壁周圍，擔載的酶量極少，極易脫落，并且電極表面活性反應面積很小，導致此類傳感器壽命小于一周。

因此，有必要開發一種響應電流高，穩定性、選擇性好的可植入式葡萄糖生物傳感器。

發明內容

本發明的目的在于提供一種基于表面重建螺旋型鉑銥電極的葡萄糖生物傳感器。使用螺旋型鉑銥電極作為葡萄糖生物傳感器的工作電極，相比較于針式電極可以擔載更多葡萄糖氧化酶。對螺旋型鉑銥電極表面進行化學腐蝕和沉積鉑納米粒子，前者可以增加電極表面酶附著位點和活性反應面積，后者由于控制鉑納米粒子的沉積液的組成、溫度、 pH值和沉積時間，能夠形成由片狀納米鉑粒子組合成花瓣狀的特殊形貌，均勻地分布在被腐蝕過的螺旋型鉑銥電極的表面，顯著增加了電極電化學活性表面積，并且對氧化酶催化葡萄糖生成的中間產物過氧化氫(H₂O₂)具有較好的電催化活性，能夠有效地提高計時電流法對葡萄糖檢測的靈敏度和檢測線性范圍，為長效植入式器件開發提供一種可行方案。

本發明的目的是通過以下技術方案來實現的。

本發明提供了基于表面重建螺旋型鉑銥酶電極的葡萄糖生物傳感器，所述葡萄糖生物傳感器以表面重建螺旋型鉑銥酶電極為工作電極，所述鉑銥酶電極包括緊密盤繞的鉑銥線圈，所述鉑銥線圈表面沉積有花瓣狀的鉑納米粒子并且涂覆有葡萄糖氧化酶膜和環氧聚氨酯半透膜，

所述葡萄糖氧化酶膜包括戊二醛、葡萄糖氧化酶和牛血清蛋白；

所述環氧聚氨酯半透膜包括四氫呋喃、聚氨酯和雙組份環氧膠黏劑。

在本發明的一優選實施方案中，所述花瓣狀鉑納米粒子的粒徑為100-500nm。

在本發明的一優選實施方案中，所述鉑銥線圈是經過酸處理的，其中所述酸是王水、濃鹽酸或濃硫酸中的一種或其組合。

在本發明的一優選實施方案中，鉑銥線圈使用恒電位法進行沉積，沉積液溫度為30– 70℃，pH值為4-7，在電極表面沉積鉑納米粒子時間為5-25min，沉積液為氯鉑酸和電解質液的混合溶液，電解質液為硫酸、鹽酸或氯化鉀。

在本發明的一優選實施方案中，所述環氧聚氨酯半透膜進一步包括雙組份環氧膠黏劑。