[發明專利]一種液相轉移二維納米材料層至傳感器表面的修飾方法

有效

• 申請號: 201811344808.6
• 申請日: 2018-11-13
• 公開（公告）號: CN109596688B
• 公開（公告）日: 2021-06-29
• 發明（設計）人: 栗大超;馬佳明;張鵬豪;于海霞
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: G01N27/327
• 分類號: G01N27/327
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所 12201
• 代理人: 程小艷

本發明公開一種液相轉移二維納米材料層至傳感器表面的修飾方法，包括將二硫化鉬和石墨烯轉移到微尺度的圓柱面，還包括將包括二硫化鎢、二硒化鉬或二硒化鎢在內的其他二維材料和和石墨烯轉移到平面、半圓柱面以及其他不規則曲面。主要步驟：去包層處理，蒸鍍，去離子水包裹，水滴表面移動，吸水貼合，轉移以及石墨烯液相轉移。本發明提出的液相轉移法可以將二維納米材料修飾在微米尺度的傳感器表面上，以實現對整個光纖SPR傳感區域的覆蓋，有效解決了非平面傳感區域修飾不完全的難題，并可以將此方法擴展應用到任意形狀的曲面上。

技術領域

本發明涉及生物醫學傳感器技術領域，特別是涉及一種液相轉移二維納米材料層至傳感器表面的修飾方法。

背景技術

隨著人們生活水平的提高，飲食結構的變化以及生活方式的改變，人口老齡化以及肥胖發生率的增加，糖尿病的發病率呈逐年上升趨勢。體內長期的高血糖狀態會危及患者的身體健康，對多種器官以及神經系統造成嚴重損害。由于目前的醫療條件不足以治愈糖尿病，對血糖進行的有效監測和控制則成為了糖尿病治療的首要任務。因此連續血糖監測對糖尿病診治的重要意義越來越被人們所認識。

目前的血糖監測多采用快速指尖采血來檢測血糖。由于檢測方法的限制，血糖監測只能在孤立的時間點完成，其結果反映的是一天中某幾個時刻的瞬間血糖。然而，瞬間血糖濃度容易受運動、飲食、藥物、情緒波動等諸多因素的影響，存在著一定的片面性和不準確性。為了更全面地反映人體血糖濃度的變化，就必須實現血糖濃度的連續檢測。無創和微創檢測技術使得血糖濃度的連續檢測成為可能。無創血糖檢測技術不需要提取血液等體內物質，不需要將傳感器植入皮下，依靠光與人體特定部位組織的相互作用來檢測病人體內血糖濃度的變化，是最理想的人體血糖檢測方法。微創血糖濃度檢測技術是通過將傳感器植入皮下或通過細胞間質液透皮抽取的方法來測量人體細胞間質液中葡萄糖濃度，再根據細胞間質液中葡萄糖濃度與血液中葡萄糖濃度的關系得到血液中葡萄糖濃度。微創血糖檢測技術在最大限度地減少創傷的基礎上，可實現人體血糖濃度的動態、連續監測，技術原理相對簡單，具有可實現性強、使用方便、測量速度快等特點。

目前商用微創連續葡萄糖檢測儀器基本采用酶催化的方法，即利用葡萄糖氧化酶等酶類催化人體組織液內的葡萄糖進行分解，分解的過程中伴有電子的轉移，產生了可供探測電流，根據該電流大小可以得到相應的葡萄糖濃度。雖然該種方法可以配合先進的MEMS加工技術以達到小型化、操作簡易的要求，但仍存在著兩個重要問題?；诿复呋臋z測方法基本原理是酶使葡萄糖消耗，但待測物的消耗會對測量結果產生一定的影響，使得結果不能準確反映待測物水平，而在低血糖的情況下葡萄糖消耗對測量準確度帶來的影響更是不能忽略。同時，除了該化學反應中產生了電流，人體中也存在著生物電，因此測量過程中生物電對測量結果的干擾是不可避免的。以上這兩個問題歸結起來都是影響基于酶催化原理的連續血糖監測方法準確性的原因。

近年來一些研究人員將目光轉移向了基于光學方法的連續血糖監測。光學檢測由于不消耗待測物葡萄糖，并且不受生物電的電信號影響，成功克服了現有商品化的連續血糖監測儀器的缺點，因此具有巨大的發展空間。而其中表面等離子共振傳感器因其對折射率極其敏感并且可以實現實時測量而被廣泛用于生化檢測中。

表面等離子共振(SPR)傳感器因其實時測量、對折射率敏感等優勢，在氣體測量、生命科學、疾病診斷、食品監測等各個領域中具有廣闊的發展前景。傳統商用SPR生化檢測裝置多采用棱鏡型結構，其體積龐大、價格昂貴，因此也有越來越多的研究轉向了光纖SPR傳感器，以試圖將儀器小型化。小型化的SPR傳感器擁有更加多樣的發展可能，如與微流控芯片結合、作為植入式傳感器等。但是傳統的光纖SPR傳感器面臨著靈敏度普遍不高的問題，因此近幾年也出現了許多對光纖SPR傳感器進行修飾以提高其靈敏度的相關研究。

利用二維納米材料對光纖SPR傳感器進行修飾以提升傳感器性能成為今年來的研究熱點，雖然對于光纖SPR傳感器表面修飾的研究很多，但是在光纖微米級的圓周表面直接構建納米結構非常困難，現有的方法集中在利用電化學方法或化學方法進行納米顆粒的生長、綁定、自組裝等，但這些方法對于納米顆粒的排布很難做到較好的控制，特別是對于圖形化的排布。