[發(fā)明專利]一種基于MXene的紙基雙層電極電化學(xué)汗液傳感器的制備方法有效
| 申請(qǐng)?zhí)枺?/td> | 201910963600.0 | 申請(qǐng)日： | 2019-10-11 |
| 公開（公告）號(hào)： | CN110658248B | 公開（公告）日： | 2021-07-02 |
| 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人： | 侯成義;李萌;李耀剛;王宏志;張青紅 | 申請(qǐng)（專利權(quán)）人： | 東華大學(xué) |
| 主分類號(hào)： | G01N27/327 | 分類號(hào)： | G01N27/327;G01N27/48;A61B5/145 |
| 代理公司： | 上海泰能知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 31233 | 代理人： | 黃志達(dá);魏峯 |
| 地址： | 201620 上海市*** | 國(guó)省代碼： | 上海;31 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 一種 基于 mxene 雙層 電極 電化學(xué) 汗液 傳感器 制備 方法 | ||
本發(fā)明涉及一種基于MXene的紙基雙層電極電化學(xué)汗液傳感器及其制備方法，所述傳感器在紙基材料上具有多組雙層結(jié)構(gòu)的三電極體系，分別為參比電極、對(duì)電極和經(jīng)MXene材料修飾的工作電極，利用蠟打印技術(shù)使紙基材料親疏水區(qū)域通過折疊在層間形成多條微流控通道實(shí)現(xiàn)汗液的收集、流通、檢測(cè)和擴(kuò)散功能。本發(fā)明的傳感器實(shí)現(xiàn)了無創(chuàng)式多物質(zhì)同步檢測(cè)人體汗液的功能，具有廣泛的應(yīng)用前景。
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明屬于傳感器領(lǐng)域，特別涉及一種基于MXene的紙基雙層電極電化學(xué)汗液傳感器及其制備方法。
背景技術(shù)
汗液中的各項(xiàng)代謝產(chǎn)物與人體健康密不可分，其中葡萄糖、乳酸、尿素、鉀離子、鈣離子等是運(yùn)動(dòng)醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的重要指標(biāo)，將各項(xiàng)指標(biāo)集中在同一傳感器件上進(jìn)行信號(hào)輸出具有重要意義。與檢測(cè)血液相比，汗液的檢測(cè)傳感器是非侵入式的，很大程度避免了病患的痛苦。相比于其他體液，汗液更容易快速且持續(xù)獲取。
紙基作為一種多孔親水材料，與噴蠟打印技術(shù)相結(jié)合，可通過利用毛細(xì)管作用的無力流體傳輸，進(jìn)行微流控通道的個(gè)性化設(shè)計(jì)。目前，紙張作為基底材料在電子領(lǐng)域的應(yīng)用越來越廣泛，紙基微流控裝置具有成本低、便于攜帶、可回收利用、檢測(cè)方便等優(yōu)勢(shì)，在分析檢測(cè)領(lǐng)域逐漸展示其便捷方便的特性。目前，該領(lǐng)域的主要研究熱點(diǎn)是將紙基微流控裝置與更多高效的檢測(cè)方法相結(jié)合，從而開發(fā)新用途。
近年來，新的類石墨烯材料MXene的問世受到了科學(xué)界的廣泛關(guān)注，由于MXene具有高縱橫比，且比表面積大、表面基團(tuán)活性高、表面載流子速率高，擁有優(yōu)異的力學(xué)與光電化學(xué)性能，在電化學(xué)等材料領(lǐng)域發(fā)揮著重要的作用。
Cao Q等使用手工涂蠟法制備三維紙基電化學(xué)汗液傳感器，用來檢測(cè)汗液中葡萄糖含量變化。(Three-dimensional paper-based microfluidicelectrochemicalintegrated devices(3D-PMED) forwearable electrochemical glucose detection,RSCAdv.,2019,9,5674–5681)該傳感器不具備同時(shí)檢測(cè)多種物質(zhì)變化的功能。由于三電極結(jié)構(gòu)分布緊密，工作電極面積較小不易修飾，仍有待改進(jìn)。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種基于MXene的紙基雙層電極電化學(xué)汗液傳感器及其制備方法，該傳感器具備雙層電極結(jié)構(gòu)，可實(shí)現(xiàn)多物質(zhì)同步檢測(cè)。
本發(fā)明提供了一種基于MXene的紙基雙層電極電化學(xué)汗液傳感器，所述傳感器在紙基材料上具有多組雙層結(jié)構(gòu)的三電極體系，分別為參比電極、對(duì)電極和經(jīng)MXene材料修飾的工作電極，利用蠟打印技術(shù)使紙基材料親疏水區(qū)域通過折疊在層間形成多條微流控通道實(shí)現(xiàn)汗液的收集、流通、檢測(cè)和擴(kuò)散功能。
所述紙基材料為濾紙、層析紙、纖維素膜、PVDF膜中的一種。
所述傳感器平面展開面積為5～60cm2，厚度為0.2～1.0mm。
本發(fā)明還提供了一種基于MXene的紙基雙層電極電化學(xué)汗液傳感器的制備方法，包括：
(1)制備MXene分散液；
(2)將繪制在軟件上的微流控通道模板打印在紙基基底后，置于烘箱內(nèi)烘干，得到可折疊的三維紙基微流控通道；將三維紙基微流控通道置于絲網(wǎng)模板下印刷，得到兩組以上獨(dú)立工作電極的雙層電極結(jié)構(gòu)未修飾傳感器；
(3)將步驟(1)的MXene分散液以及亞甲基藍(lán)、絲素蛋白、氧化酶溶液分步逐層滴涂在步驟(2)得到的傳感器的工作電極表面，每步均進(jìn)行沖洗、抽濾、室溫干燥，即得基于MXene 的紙基雙層電極電化學(xué)汗液傳感器。
所述步驟(1)中的MXene分散液的制備方法包括如下步驟：
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