[發(fā)明專利]碳納米管/聚苯胺復(fù)合纖維基晶體管生物傳感器及應(yīng)用

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201910375150.3
• 申請日: 2019-05-07
• 公開（公告）號: CN110186971B
• 公開（公告）日: 2021-11-30
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王躍丹;王棟;張楊;卿星;王垚;王雯雯;劉瓊珍;陳媛麗
• 申請（專利權(quán)）人: 武漢紡織大學(xué)
• 主分類號: G01N27/327
• 分類號: G01N27/327
• 代理公司: 武漢開元知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 42104
• 代理人: 馬輝

本發(fā)明涉及生物傳感器領(lǐng)域，尤其涉及一種碳納米管/聚苯胺復(fù)合纖維基晶體管生物傳感器及應(yīng)用。碳納米管/聚苯胺復(fù)合纖維基晶體管生物傳感器包括源漏電極以及與所述源漏電極相交布置的柵電極；所述源漏電極是通過將導(dǎo)電銀漿涂抹在碳納米管/聚苯胺復(fù)合纖維表面而得，所述柵電極是通過固定劑將氧化酶附著于碳納米管/聚苯胺復(fù)合纖維表面而得；所述碳納米管/聚苯胺復(fù)合纖維具有三層結(jié)構(gòu)，最內(nèi)層為纖維，中間層為碳納米管，最外層為線性結(jié)構(gòu)的聚苯胺。線性結(jié)構(gòu)的聚苯胺更有利于提高電子的轉(zhuǎn)移和離子的運輸，明顯提高晶體管的靈敏性能。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及生物傳感器領(lǐng)域，尤其涉及一種碳納米管/聚苯胺復(fù)合纖維基晶體管生物傳感器及應(yīng)用。

背景技術(shù)

從1985年，“足球”結(jié)構(gòu)的C₆₀發(fā)現(xiàn)，科學(xué)家們在此研究下產(chǎn)生了一種更加特殊的結(jié)構(gòu)碳納米管，碳納米管的問世使人們在研究導(dǎo)電復(fù)合材料領(lǐng)域有了更寬的研究路線。碳納米管由于其高比表面積，優(yōu)異的導(dǎo)電性能和力學(xué)性能廣泛的應(yīng)用于電性材料領(lǐng)域。纖維基有機電化學(xué)晶體管用羧基化多壁碳納米管作為復(fù)合層，來增強纖維導(dǎo)電性的穩(wěn)定性能。同時聚苯胺具有很好的導(dǎo)電性和機械性能，在很多方面都得到了應(yīng)用，如超級電容器電極，電磁屏蔽材料，生物傳感器等。

將生物體的成份(酶，抗原，抗體，DNA等)或細胞，組織固定化在載體上作為敏感元件的傳感器稱為生物傳感器。近年來，隨著生物科學(xué)，信息科學(xué)，和材料科學(xué)發(fā)展成果的推動，生物傳感器技術(shù)飛速發(fā)展。生物傳感器是體育上耐力項目科學(xué)訓(xùn)練的常用設(shè)備，已在抗疲勞保健食品檢測中普遍應(yīng)用。但是目前的生物傳感器存在的問題就是靈敏度和穩(wěn)定性的問題。

發(fā)明內(nèi)容

為解決以上問題，本發(fā)明的目的是提供一種具有高靈敏性的碳納米管/聚苯胺復(fù)合纖維基晶體管生物傳感器及其制備方法和應(yīng)用。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所設(shè)計的碳納米管/聚苯胺復(fù)合纖維基晶體管生物傳感器的制備方法，包括步驟：

1)包覆碳納米管纖維的制備：將纖維浸泡在碳納米管分散液中得到包覆碳納米管纖維；

2)碳納米管/聚苯胺復(fù)合纖維的制備：將包覆碳納米管纖維浸泡在酸性溶液中，然后向酸性溶液中滴加苯胺單體和氧化劑溶液，包覆碳納米管纖維的表面發(fā)生聚合反應(yīng)得到碳納米管/聚苯胺復(fù)合纖維；

3)碳納米管/聚苯胺復(fù)合纖維基晶體管生物傳感器的制備：以涂抹有導(dǎo)電銀漿的碳納米管/聚苯胺復(fù)合纖維作為源漏電極；以經(jīng)過氧化酶溶液和全氟磺酸溶液浸泡處理的碳納米管/聚苯胺復(fù)合纖維作為電極；將源漏電極和柵電極十字相交組裝，交點處滴加用于阻斷源漏電極與柵電極直接接觸的電解液。

與現(xiàn)有的纖維基晶體管生物傳感器相比，本發(fā)明得到的碳納米管/聚苯胺復(fù)合纖維基晶體管生物傳感器的基體(碳納米管/聚苯胺復(fù)合纖維)具有三層結(jié)構(gòu)，最內(nèi)層為纖維，中間層為碳納米管，最外層為聚苯胺，碳納米管為纖維和聚苯胺之間的模板層，在苯胺的聚合過程中誘導(dǎo)聚苯胺呈線性結(jié)構(gòu)生長，線性結(jié)構(gòu)的聚苯胺更有利于提高電子的轉(zhuǎn)移和離子的運輸，明顯提高晶體管的靈敏性能。

作為優(yōu)選方案，所述氧化酶溶液為尿素氧化酶溶液。

作為優(yōu)選方案，所述纖維為棉、蠶絲、滌綸、腈綸、尼龍中的一種。

作為優(yōu)選方案，所述步驟1)中碳納米管分散液的制備過程為，將碳納米管與表面活性劑加入到乙醇和水的混合溶劑中，超聲處理 1～3小時。

作為優(yōu)選方案，所述表面活性劑為十二烷基苯磺酸鈉、十二烷基硫酸鈉、硬脂酸、甘膽酸鈉中的一種。

作為優(yōu)選方案，按重量比，所述碳納米管：表面活性劑：混合溶劑＝0.1～1：0.3～3：10～100。

作為優(yōu)選方案，所述步驟2)中苯胺單體是通過減壓蒸餾苯胺溶液所得；所述酸性溶液為1mol/L的鹽酸溶液；所述氧化劑溶液的溶質(zhì)為9-水合硝酸鐵、三氯化鐵、過硫酸銨、過硫酸鉀中的一種，所述氧化劑溶液的溶液為1mol/L的鹽酸溶液。