[发明专利]一种葡萄糖传感器电极及其制备方法与应用

说明书

本发明属于医疗器械的技术领域，公开了一种葡萄糖传感器电极及其制备方法与应用。方法为(1)碱热处理，钛电极表面形成纳米针结构二氧化钛；(2)在纳米针结构二氧化钛膜层上形成微区凹槽，获得具有微图案的纳米针结构二氧化钛；(3)采用计时电位法，氯掺杂的聚吡咯沉积在凹槽中；(4)采用计时电位法，氯掺杂的聚吡咯上形成纳米锥结构柠檬酸掺杂的聚吡咯；(5)接枝能够检测葡萄糖的酶，得到葡萄糖传感器电极。本发明的葡萄糖传感器电极用于快速高灵敏地检测葡萄糖。本发明工艺简单、稳定，成本低，在电极表面高效地接枝能够检测葡萄糖的酶，对葡萄糖的检测具有较高的可靠性；电极的稳定好。

技术领域

本发明属于医疗器械的技术领域，具体涉及一种葡萄糖传感器电极及其制备方法与应用。所述葡萄糖传感器电极用于快速高灵敏地检测葡萄糖。

背景技术

糖尿病日益受到关注，血液中的葡萄糖检测已成为一种潜在的诊断和控制糖尿病的趋势，用于临床诊断和个人护理的精确的灵敏的血糖检测装置需求量成指数增长。检测血糖最广泛的方法是电化学方法。电化学方法相对于声学、光学和化学发光方法，具有灵敏度高、成本低、操作容易、响应时间更快以及便携式小型化等优点。电化学葡萄糖传感器的核心技术是电极设计与加工。由于纳米材料的尺寸效应及其高的反应活性等优异的性质，各种类型的纳米材料例如金属氧化物、碳质材料(如：碳纳米管和石墨烯)等已经广泛应用于葡萄糖传感器。虽然曾经的材料开发集中于增强灵敏度和检测极限，但是葡萄糖传感器电极材料还存在很多缺点，比如电极的制备工艺欠稳定、制备成本较高、涂层结合力较差等缺点。

本发明构建了一种半导体纳米针二氧化钛和纳米锥结构导电聚吡咯的葡萄糖传感器电极，并且电极中纳米针二氧化钛与纳米锥聚吡咯之间还形成微区电场。本发明的葡萄糖传感器电极结构稳定，纳米针二氧化钛和纳米锥聚吡咯与导电基材结合力强、对酶的吸附性好而且对葡萄糖的氧化反应具有非常好的促进作用。本发明的电极能够高效地检测葡萄糖。

发明内容

为了克服现有技术的缺点和不足，本发明的目的在于提供一种葡萄糖传感器电极及其制备方法。本发明通过碱热处理、激光刻蚀和电化学方法在钛电极表面构建了一层具有高效应的葡萄糖传感器涂层，该涂层具有导电纳米锥结构聚吡咯和半导体纳米针结构二氧化钛的微区特征。本发明的电极中纳米针二氧化钛具有较好的催化特性，同时纳米针二氧化钛与纳米锥聚吡咯之间还形成微区电场，能够进一步促进蛋白质的粘附，在电极表面能够高效地接枝蛋白酶(葡萄糖氧化酶)。本发明电极表面的涂层(纳米针二氧化钛和纳米锥聚吡咯)具有高的蛋白酶粘附特性和纳米锥结构的高检测灵敏性，实现了高灵敏度的葡萄糖检测。

本发明的另一目的在于提供上述葡萄糖传感器电极的应用。所述葡萄糖传感器电极用于高效地检测葡萄糖。

本发明的目的通过以下技术方案实现：

一种葡萄糖传感器电极，包括钛电极，钛电极的表面由纳米针二氧化钛形成的区域与由纳米锥结构聚吡咯形成的区域组成，每一个由纳米锥结构聚吡咯形成的区域与由纳米针二氧化钛形成的区域相邻，每一由纳米锥结构聚吡咯形成的区域与区域之间为由纳米针二氧化钛形成的区域；纳米锥结构聚吡咯形成的区域吸附有能够检测葡萄糖的酶。所述能够检测葡萄糖的酶为葡萄糖氧化酶；由纳米针二氧化钛形成的区域和由纳米锥结构聚吡咯形成的区域其中至少有一种区域为微区。所述微区是指区域的宽度(包括所有宽度)、直径和/或面积为微米级。

所述纳米锥结构聚吡咯为掺杂或未掺杂的纳米锥结构聚吡咯，优选为掺杂的纳米锥结构聚吡咯，所述掺杂的纳米锥结构聚吡咯为柠檬酸掺杂的纳米锥结构聚吡咯。

所述由纳米针二氧化钛形成的区域和由纳米锥结构聚吡咯形成的区域其中至少有一种区域为多个独立区域；每一个独立区域为微区(即区域的宽度、直径和/或面积为微米级(≤1000μm)，如：区域为长方形，则宽为微米级；区域为圆形，则直径为微米级等等)。

所述由纳米锥结构聚吡咯形成的区域与由纳米针二氧化钛形成的区域形成微区电势差。