[发明专利]一种尿液白蛋白检测的柔性电化学传感器及其制备方法

权利要求书

1.一种尿液白蛋白检测的柔性电化学传感器，其特征在于，包括从下至上依次层叠设置的柔性基底(1)、加热电极层、一号绝缘层(4)、测温电极层、二号绝缘层(7)、三电极层，并且在三电极层工作电极(10)上修饰有纳米氧化铜/电化学还原氧化石墨烯/壳聚糖(CuO/ERGO/CS)复合材料；

所述加热电极层包括加热电极焊盘(2)和加热电极(3)，其中加热电极(3)为蛇形结构，电极转弯处为圆角；

所述测温电极层包括测测温电极焊盘(5)和测温电极(6)；

所述三电极层包括三电极焊盘(8)和三电极，其中三电极包括参比电极(9)、工作电极(10)、辅助电极(11)，工作电极(10)为正八边形结构，参比电极(9)和辅助电极(11)分别位于工作电极(10)的两侧。

2.根据权利要求1所述的一种尿液白蛋白检测的柔性电化学传感器，其特征在于，柔性基底(1)为聚酰亚胺(PI)膜，其尺寸为16mm*16mm，一号绝缘层(4)为聚偏二氟乙烯-(N,N-二甲基甲酰胺)薄膜(PVDF-DMF)，其尺寸为16mm*12mm，二号绝缘层(7)也为PVDF-DMF，其尺寸为16mm*7.5mm。

3.根据权利要求1所述的一种尿液白蛋白检测的柔性电化学传感器，其特征在于，加热电极(3)为铜Cu，参比电极(9)为银/氯化银Ag/AgCl、工作电极(10)和辅助电极(11)均为碳C，加热电极焊盘(2)、测温电极焊盘(5)、三电极焊盘(8)均为Ag。

4.根据权利要求1所述的一种尿液白蛋白检测的柔性电化学传感器，其特征在于，测温电极(8)为聚(3,4-亚乙二氧基噻吩)-聚(苯乙烯磺酸)(PEDOT:PSS)-碳纳米管(CNT)薄膜(PEDOT:PSS-CNT)，其尺寸为5mm*3mm。

5.根据权利要求1所述的一种尿液白蛋白检测的柔性电化学传感器的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

一、纳米CuO的制备：

步骤a、将一定量的浓度为0.1M的NaOH溶液与一定量的浓度为0.05M的醋酸铜Cu(CH₃COO)₂·H₂O溶液按3:1比例混合，并将混合溶液在磁力搅拌器上水浴加热至60℃，搅拌10min～20min；

步骤b、再向NaOH以及Cu(CH₃COO)₂·H₂O的混合溶液中逐滴的加入一定量的正庚胺，并在磁力搅拌器上搅拌10min～20min；

步骤c、将混合溶液转入50.0mL反应釜中，反应釜的容量被填满90％左右，将反应釜在控温炉中100℃加热2～3h，得到黑色固体沉淀；

步骤d、将所得沉淀经过离心后，同时用无水乙醇和去离子水反复清洗数次；

步骤e、将清洗后的沉淀在电热鼓风干燥箱中50℃干燥7～10h即得到黑色CuO固体，放入玛瑙研钵研磨2～4h得到黑色纳米CuO粉末；

二、电化学还原氧化石墨烯ERGO的制备：

步骤f、取50ml浓度为1g/mL的氧化石墨烯GO分散液加入烧杯中，再加入50ml的去离子水，配置成浓度为0.5mg/mL的GO水溶液100mL，将GO水溶液放在磁力搅拌器上搅拌20～30min，再放入超声细胞粉碎机中超声处理20～30min，得到分散均匀的GO水溶液；

步骤g、将分散均匀的GO水溶液作为电泳液，采用电泳沉积法，电极板阳极为不锈钢，阴极为铜，通入10V直流电1～2h，将阳极处吸附的黑色膏状物电化学还原氧化石墨烯ERGO刮下放入烧杯；

步骤h、将黑色膏状物ERGO用80～100mL无水乙醇稀释，放在磁力搅拌器上搅拌，直至观察ERGO充分溶解，再放入超声细胞粉碎机中超声分散30min，得到ERGO分散液；

步骤i、将ERGO分散液倒入培养皿，放入干燥箱50℃干燥10～12h，得到ERGO膜，将ERGO膜刮下放入玛瑙研钵内研磨2～4h，得到黑色ERGO粉末；

三、传感器中加热电极的制备：

步骤j、使用真空等离子清洗机清洁柔性基底(1)表面，将完成表面清洁的柔性基底(1)放在柔性微电子打印机的打印平台，安装Ag导电墨水，利用点胶工艺在柔性基底(1)上制备加热电极焊盘(2)，完成后放在外置加热台上100℃干燥10～15min；

步骤k、使用柔性微电子打印机，更换Cu导电墨水，利用点胶工艺在柔性基底(1)中间位置制备加热电极(3)，完成后放入烘干箱120～150℃真空烘烤20～30min退火定型；

四、传感器中测温电极的制备：

步骤l、使用真空等离子清洗机清洁上述完成退火定型的柔性基底(1)表面，将完成表面清洁的柔性基底(1)放在柔性微电子打印机的打印平台，更换PVDF-DMF绝缘胶水，利用点胶工艺在加热电极(3)上制备一号绝缘层(4)，完成后放入烘干箱100℃真空烘烤20～30min退火定型；

步骤m、将上述完成退火定型的涂有一号绝缘层(4)的柔性基底(1)放在柔性微电子打印机的打印平台，安装Ag导电墨水，利用点胶工艺在一号绝缘层(4)上打印测温电极焊盘(5)，完成后放在外置加热台上100℃干燥10～15min；

步骤n、使用柔性微电子打印机，更换PEDOT:PSS-CNT测温墨水，利用点胶工艺在柔性一号绝缘层(4)上制备测温电极(6)，完成后放入烘干箱140℃真空烘烤20～30min退火定型；

五、传感器中三电极的制备：

步骤o、使用真空等离子清洗机清洁上述完成退火定型的柔性基底(1)表面，将完成表面清洁的柔性基底(1)放在柔性微电子打印机的打印平台，更换PVDF-DMF绝缘胶水，利用点胶工艺在测温电极(6)上制备二号绝缘层(7)，完成后放入烘干箱100℃真空烘烤20～30min退火定型；

步骤p、将上述完成退火定型的涂有二号绝缘层(7)的柔性基底(1)放在柔性微电子打印机的打印平台，更换Ag导电墨水，利用点胶工艺在二号绝缘层(7)上打印三电极焊盘(8)和参比电极(9)，完成后放在外置加热台上100℃干燥10～15min；

步骤q、使用柔性微电子打印机，更换C导电墨水，利用点胶工艺在二号绝缘层(7)上制备工作电极(10)和辅助电极(11)，完成后放入烘干箱120℃真空烘烤20～30min退火定型；

六、工作电极的修饰：

步骤r、取出微量上述制备的纳米CuO粉末4mg和ERGO粉末1mg溶于6mL去离子水中，再加入壳聚糖CS粉末1mg，加入20μL的5wt％的全氟磺酸(Nafion)溶液，超声处理20min，得到CuO/ERGO/CS纳米修饰材料的Nafion悬浊液，将其均匀涂抹在工作电极(10)的表面，常温干燥直至在工作电极(10)的表面固化成膜，完成工作电极的修饰，即完成一种尿液白蛋白检测的柔性电化学传感器的制备。