[發明專利]葡萄糖的無酶電化學晶體管傳感器及其對葡萄糖的檢測方法

在審

• 申請號: 201810283965.4
• 申請日: 2018-04-02
• 公開（公告）號: CN108593747A
• 公開（公告）日: 2018-09-28
• 發明（設計）人: 常鋼;馬明宇;周揚;何云斌;操日兵
• 申請（專利權）人: 湖北大學
• 主分類號: G01N27/414
• 分類號: G01N27/414
• 代理公司: 湖北武漢永嘉專利代理有限公司 42102
• 代理人: 張秋燕

本發明涉及的是一種基于晶體管結構的應用于非侵入式葡萄糖檢測的無酶電化學傳感器，包括源極和漏極、柵極；源極和漏極均設置在金層和鉻層上，金層重疊于鉻層上方，源極和漏極之間的溝道為利用濕法轉移的物理氣相沉積生長的單層石墨烯；柵極是金和石墨烯共沉積修飾的玻碳電極。本發明所述的電化學晶體管傳感器對葡萄糖的檢測有非常高的靈敏度，低檢測限，寬檢測范圍的特點，能夠實現對體液葡萄糖的快速檢測。

技術領域

本發明涉及的是一種葡萄糖檢測方法，具體是利用基于金/石墨烯復合納米材料的無酶電化學晶體管傳感器對葡萄糖實現高靈敏檢測。

背景技術

糖尿病與心血管疾病、腫瘤并稱威脅人類健康的三大殺手，是一種常見的慢性病。因此,發展一種高靈敏度、高選擇性及低成本的葡萄糖傳感器十分重要。而近年來，電化學晶體管傳感器作為一種新的電化學檢測手段，由于其固有的放大特性而具有較高的靈敏度，被認為是很有前景的一種電分析檢測手段。目前研究最多的葡萄糖傳感器都屬于酶傳感器，其具有高的靈敏度和選擇性，然而由于酶的活性隨時間延長而降低，且易受pH值、環境溫度等條件影響，降低了此類葡萄糖傳感器應用的長期性、穩定性和準確性。因此，基于金屬納米材料的無酶葡萄糖傳感器研究為血糖的檢測開辟了一條新的途徑。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是針對上述現有技術存在的不足而提供一種基于電化學晶體管技術的葡萄糖傳感器，實現對葡萄糖快速富集和檢測，具有高靈敏度，低檢測限，寬檢測范圍的特點。

本發明為解決上述提出的問題所采用的技術方案為：

葡萄糖的無酶電化學晶體管傳感器，包括源極、漏極和柵極；其中源極、漏極設置在金層和鉻層上，金層重疊于鉻層上方(見圖1)，源極、漏極之間為該電化學晶體管傳感器溝道，溝道為濕法轉移的物理氣相生長的單層石墨烯；所述電化學晶體管傳感器的柵極為金和石墨烯共沉積修飾的玻碳電極。

按上述方案，鉻層的厚度控制在0.3-1nm，金層的厚度控制在30-100nm。

本發明還提供一種上述葡萄糖的無酶電化學晶體管傳感器的制備方法，主要步驟如下：

第一步，在基底上鍍上鉻層和金層，金層重疊于鉻層上方，作為電化學晶體管傳感器的電極，分別選定源極、漏極，源極、漏極之間為該電化學晶體管傳感器溝道；

第二步，采用濕法轉移將單層石墨烯轉移到第一步所得電化學晶體管傳感器的溝道上，得到以單層石墨烯作為溝道的電化學晶體管傳感器的源極、漏極及溝道；

第三步，通過高電位的恒電位沉積法在清洗干凈的玻碳電極上電沉積金和石墨烯的納米復合粒子，和第二步所得的源極、漏極和溝道共同作為組合，從而得到檢測葡萄糖的電化學晶體管傳感器。

按上述方案，第一步中的基底主要為玻璃基底等，鍍鉻和鍍金均可采用蒸發鍍膜法等。其中，鉻與玻璃的粘附性好，優選在玻璃基底上鍍鉻，然后在鉻上鍍金。

按上述方案，第一步中，鉻層的厚度控制在為0.3-1nm左右，金層的厚度控制在為30-100nm。

按上述方案，第二步中的濕法轉移具體操作操作為：在銅基底的單層石墨烯上旋涂聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)薄膜以保護單層石墨烯的完整性，然后放于銅刻蝕液的上表面完全刻蝕銅基底，得到旋涂有PMMA薄膜的單層石墨烯；用第一步所得電化學晶體管傳感器撈起旋涂有PMMA薄膜的單層石墨烯，然后浸泡在丙酮中溶解單層石墨烯上的PMMA薄膜，從而實現將單層石墨烯轉移到第一步所得電化學晶體管傳感器的溝道上。

按上述方案，第三步中，電沉積金和石墨烯納米復合粒子在HAuCl₄和氧化石墨烯的懸濁液中進行，HAuCl₄的濃度為1-10mM，氧化石墨烯的濃度為0.1-0.5mg/ml，以水為溶劑。