专利名称：基于功能化材料的葡萄糖生物传感器及其制备方法
技术领域：
本发明涉及生物技术分析检测，具体是生物传感器，更具体是基于功能化材料的葡萄糖生物传感器及其制备方法。
背景技术：
生物传感器(biosensor)对生物物质敏感并将其浓度转换为电信号进行检测的仪器。是由固定化的生物敏感材料作识别元件(包括酶、抗体、抗原、微生物、细胞、组织、核酸等生物活性物质)与适当的理化换能器(如氧电极、光敏管、场效应管、压电晶体等等)及信号放大装置构成的分析工具或系统。生物传感器具有接受器与转换器的功能。
自从20世纪60年代酶电极问世以来，生物传感器获得了巨大的发展，已成为酶分析法的一个日益重要的组成部分。生物传感器的产生是生物学、医学、电化学、热学、光学及电子技术等多门学科相互交叉渗透的产物，具有选择性高、分析速度快、操作简单、价格低廉等特点，在工农业生产、环保、食品工业、医疗诊断等领域得到了广泛的应用。
生物传感器的优点是费用和成本低，采用固定化酶作催化剂，可重复多次使用； 专一性好，只对特定的底物起反应，因此一般不需要进行样品的预处理，干扰少；分析速度快，通常可在1分钟内得到结果；准确性高，一般相对误差小于1% ；操作系统简单，容易实现自动化分析。
生物传感器包括如下几种类型(一)酶传感器是发展最早，也是目前最成熟的一类生物传感器。它是在固定化酶的催化作用下，生物分子发生化学变化后，通过换能器记录变化从而间接测定出待测物浓度。目前国际上已研制成功的酶传感器有20余种，其中最成熟的是葡萄糖传感器。使用时将酶电极浸入到样品溶液中，溶液中的葡萄糖即扩散到酶膜上，在固定于酶膜上的葡萄糖氧化酶作用下生成葡萄糖酸，同时消耗氧气，通过氧电极测定溶液中氧浓度的变化，推测出样品中葡萄糖的浓度；(二)组织传感器利用动植物组织中多酶系统的催化作用来检测待测物。由于所利用的是组织中的酶，无需人工提纯过程，因而较稳定，使用时间长；(三)微生物传感器将微生物固定在生物敏感膜上，利用微生物的呼吸作用或所含有的酶类，来测定待测物质尤其是发酵过程中的物质浓度；(四)免疫传感器利用抗原和抗体之间的高度特异性，将抗原(或抗体)结合在生物敏感膜上，来测定样品中相应抗体(或抗原)的浓度；(五)场效应晶体管生物传感器结合了晶体管工艺，所需酶或抗体量很少，被认为是第三代生物传感器。目前实际应用不多，但发展潜力巨大。
近年来，生物传感器的研制和开发已取得了显著的进展，在许多行业都具有潜在应用价值。未来在与分子电子学、生物电子学等前沿学科的结合过程中，必将创造出更灵敏更新颖的生物传感器，并将使生物传感器向着微型化、便携化和实用化发展。
中国专利99M9332. 2提出了一种葡糖糖氧化酶的固定方法，该方法应用二氧化钛膏状物固定葡糖糖氧化酶，并作为电子中间体。该发明较为新颖，可使用多次，但二氧化钛电子传递效果不比铁氰化钾优异，灵敏度和准确度也有限，且多次使用易遇到酶活性保持、酶体脱落等问题。中国专利CN1219676A采用一次性双电子双酶生物传感器用以检测血液中的胆固醇及葡萄糖等，但这类传感器需要氧的参与，且容易受血液中氧含量变化的干扰。发明内容
本发明的目的是提供基于功能化材料的葡萄糖生物传感器。
本发明的另一目的是提供基于功能化材料的葡萄糖生物传感器的制备方法。
本发明基于国家标准GB7665-87对传感器下的定义是“能感受规定的被测量并按照一定的规律转换成可用信号的器件或装置，通常由敏感元件和转换元件组成”开发而成，其开发原理是基于葡萄糖氧化酶(GOD)膜的作用下，葡萄糖发生氧化反应，消耗氧而生成葡萄糖酸内脂和过氧化氢。物质的量的改变可转换为电信号，其信号变化可用上述的生物传感器检测到。
本发明的基于功能化材料的葡萄糖生物传感器，其工作电极由石墨烯纳米材料制成。
其中，石墨烯纳米材料选自钯纳米颗粒/石墨烯复合材料、钼纳米颗粒/石墨烯复合材料、金纳米颗粒/石墨烯复合材料、银纳米颗粒/石墨烯复合材料、铜纳米颗粒/ 石墨烯复合材料、锗纳米颗粒/石墨烯复合材料、三氧化二铁纳米颗粒/石墨烯复合材料、 四氧化三铁纳米颗粒/石墨烯复合材料、氧化铟锡纳米颗粒/石墨烯复合材料及氧化铟锡-钼二元复合纳米颗粒/石墨烯纳米复合材料。
本发明中，其石墨烯的制备方法选自水合胼还原法外、括胶带法、SiC基底上外延生长法、硼氢化钠及水合胼两步还原法、碱还原法、酸还原法、水热法、溶剂热法、化学气相沉积法、石墨直接剥离法、微波辅助还原法、碳管剪切法、电化学还原法、火焰法及自由基还原法。
本发明的石墨烯纳米材料制备方法包括如下步骤a.将石墨烯氧化物分散到二氯亚砜与N，N-二甲基甲酰胺的混合介质中，室温超声，随后回流，制备得到棕色酰氯化合物；b.与此同时，将邻苯二甲酰壳聚糖、LiCl和N，N-二甲基乙酰胺混合，在氮气保护下 120 150°C反应；冷却该反应体系后，c.将a的产物及吡啶加入到反应体系中，氮气保护下回流，过滤，洗涤，真空干燥；d.干燥后的固体在蒸馏水中搅拌，过滤，保留固体重新分散于蒸馏水中，超声，过滤，洗涤，真空干燥，得中间体PHCS-GO ；e.将d所得中间体分散于水合胼中于60 90°C反应，过滤，洗涤，真空干燥，得含活性胺基的中间体CSGR-NH2 ；f.将含活性胺基的中间体CSGR-NH2W入水中，再加入乙二醇，超声状态下逐滴加入金属纳米粒子前体的乙二醇溶液或水溶液，氮气保护下先在酸性条件下反应，后在碱性条件 120 140 °C下反应；g.冷却到室温后，过滤，洗涤，真空干燥，得石墨烯纳米材料纳米颗粒/石墨烯复合材料。
最合适的石墨烯纳米材料制备方法包括如下步骤a.将石墨烯氧化物分散到二氯亚砜与N，N-二甲基甲酰胺的混合介质中，室温超声20 40min，随后回流40 60小时，制备得到棕色酰氯化合物；b.与此同时，将邻苯二甲酰壳聚糖、LiCl和N，N-二甲基乙酰胺混合，在氮气保护下下 120 150°C反应2 4小时；冷却该反应体系后，c.将a的产物及吡啶加入到反应体系中，氮气保护下回流40 60小时，冷却后，过滤， 洗涤，真空干燥；d.干燥后固体在蒸馏水中搅拌3 9小时，过滤，保留固体重新分散于蒸馏水中，超声 0. 5 2小时，过滤，洗涤，所得固体在真空下干燥，得中间体PHCS-GO ；e.将d所得中间体分散于水合胼中，60 90°C下反应10 M小时，过滤，洗涤，真空干燥得含活性胺基的中间体CSGR-NH2 ；f.将含活性胺基的中间体CSGR-NH2加入水中。再加入乙二醇，超声20 30分钟后， 逐滴加入金属纳米粒子前体的乙二醇溶液或水溶液，氮气保护下先在PH值5-6酸性条件下反应12 M小时，后在pH值12-13碱性条件120 140 0C下反应；g.冷却到室温后，过滤，水洗涤，乙醇洗涤，真空下干燥，得石墨烯纳米材料纳米颗粒/ 石墨烯复合材料。
本发明的基于功能化材料的葡萄糖生物传感器，是将石墨烯纳米材料制成的工作电极用于葡萄糖生物传感器的组装而制成，由石墨烯纳米材料制成的工作电极的制备方法包括如下步骤a.将玻碳电极打磨，然后进行抛光处理；b.清洗干净后，室温晾干备用；c.石墨烯纳米材料超声分散于3% 10%的醋酸中；d.取上述分散液滴于b之后的玻碳电极，干燥；然后，e.在室温下将该电极用0.1% 1%戊二醛溶液浸泡，随后用去离子水洗涤并干燥；f.将葡糖糖氧化酶溶液滴于e之后的电极上，1 4°C干燥；之后，g.浸泡在PH=7.5的磷酸盐缓冲溶液中，于1 4 °C保存备用。
最合适的由石墨烯纳米材料制成的工作电极的制备方法包括如下步骤将玻碳电极先用1200#金相砂纸上打磨，然后依次用1 μπι，0. 3 μπι,Ο. 05 μ m Al2O3 进行抛光处理；a.用蒸馏水清洗干净后，依次在1:1的HNO3水溶液、无水乙醇、蒸馏水中各超声清洗 5 10 min，室温晾干备用；b.取石墨烯纳米材料，将其超声分散于5%的醋酸中；c.取上述分散液5 1O μ L滴于上述玻碳电极表面，干燥后即得纳米粒子功能化石墨烯材料修饰电极；d.在室温下将该电极用0.5%戊二醛溶液浸泡，随后用去离子水洗涤并室温干燥；e.将5 1Q yL 4 mg/ml的葡糖糖氧化酶溶液滴于纳米粒子功能化石墨烯材料修饰电极上，1 4 °(干燥，即得纳米粒子功能化石墨烯材料葡糖糖氧化酶修饰电极；f.上述纳米粒子功能化石墨烯材料葡糖糖氧化酶修饰电极用0.05M pH =7. 5磷酸盐缓冲溶液浸泡1 O 3 0分钟，取出后再浸泡在0. 05 M pH =7. 5磷酸盐缓冲溶液中，于1 4 °C冰箱中保存备用。
本发明在多年的研究的基础上，将石墨烯纳米材料用于葡萄糖生物传感器的组装中，形成纳米功能膜，与使用传统的酶电极相比，具有高专一性、短时、低费用分析、操作安全，便于现场测定等显著优势，是糖尿病人日常血糖测量首选器件，具有重要经济及社会意义。纳米功能膜固定化酶可以连续分析1000次以上，并且可以达到一次性消耗酶相同的电流响应高度，测定的成本只有几分钱，分析精度高于其它方法，相对误差达到1 %左右。且响应时间缩短到20秒，使用寿命也大大延长，这种电流式葡萄糖传感器可以精确的定时测量葡萄糖浓度，高专一性、短时、低费用分析、对分析物质没有特殊的要求，操作安全、简便，便于现场测定等，可用于糖尿病人日常血糖测量。也为国标的普及提供了有利的条件。
本发明的基于功能化石墨烯纳米材料的葡萄糖生物传感器，是一种定量的测试技术，数据准确，误差小，可以用于高效、简便、快速的测定病人的血糖浓度，因此具有广阔临床应用前景，是临床、家用生物传感器的发展趋势。


图Ia是钯纳米颗粒/石墨烯复合材料扫描电镜图； 图Ib是钯纳米颗粒/石墨烯复合材料高分辨透射电镜图； 图Ic是钯纳米颗粒/石墨烯复合材料电子衍射图；图Id是钯纳米颗粒/石墨烯复合材料X射线能谱(EDS)； 图2是石墨烯纳米复合材料典型拉曼光谱； 图3是钯纳米颗粒/石墨烯复合材料及相关材料的红外光谱图； 图4是钯纳米颗粒/石墨烯复合材料及相关材料的X-射线衍射。
具体实施方式
制备实施例1石墨烯制备改进Hummers法结合水合胼还原法首先，将石墨(1.5 g, 325目)加入到12 ml浓 H2SO4, 2.5 g K2S2O8和2. 5 g P2O5的混合物中，加热上述混合体系至80 °C，保持该温度， 磁力搅拌5小时。随后冷却反应体系至室温，将混合物倾入500ml去离子水中，静置过夜。 将上述静置物经0. 2微米滤膜过滤，洗涤并自然晾干，得预氧化石墨。将该预氧化的石墨加入到0 0C的浓H2SO4 120 ml中，随后缓慢加入15 g KMnO4，并控制反应温度在20 °C搅拌。 高锰酸钾加毕，控制反应体系在35 °C搅拌4小时，随后，加入250 ml去离子水，并通过外围冰浴控制温度在50 °C以下。搅拌1.5小时后，再加入700 ml去离子水，半小时后，逐滴滴入20 ml 30% H2O2，反应体系迅速由棕色转变为棕黄色。撤去搅拌装置，过滤该棕黄混合物， 用1 10 HCl 1 L洗涤以除去金属离子，随后再用1 L去离子水反复洗涤，得棕色固体，室温干燥后，将上述棕色固体制成重量比为0. 5% w/w水分散液，连续透析一周，最后过滤，洗涤，重新分散超声1小时，过滤，60 °C真空干燥M小时，即可制备得到石墨烯氧化物。将上述石墨烯氧化物制成100 ml浓度为1 mg/ml分散液，加入水合胼1 ml，超声30分钟后再 100 0C回流M小时，过滤，洗涤，60 °C真空干燥M小时，即可制备得到石墨烯；制备实施例2石墨烯纳米材料制备(钯纳米颗粒/石墨烯复合材料Pd NPs/CSGR) 首先，将石墨烯氧化物200 mg分散到40ml 二氯亚砜与1 ml N，N-二甲基甲酰胺的混合介质中，室温超声0.5小时，随后回流52小时，制备得到棕色酰氯化合物219.2 mg。与此同时，将邻苯二甲酰壳聚糖1.753 g)LiCl 1.201 g和N，N-二甲基乙酰胺120 ml混合，在氮气保护下140 °C反应2小时。冷却该反应体系后，将前一步制得的棕色酰氯化合物219. 2mg及14 ml吡啶加入到反应体系中，氮气保护下回流48小时，冷却后，过滤，洗涤，真空干燥。干燥后固体在120 ml蒸馏水中搅拌6小时，过滤，保留固体重新分散于200 ml水中，超声1小时，过滤，洗涤。所得固体在真空65 °C下干燥M小时，得中间体PHCS-GO(205 g)。 将该中间体分散于15 ml水合胼中，80 °C下反应16小时去除邻苯二甲酰保护。过滤，洗涤，真空干燥得含活性胺基的中间体CSGR-NH2 (175 mg)。将含活性胺基的中间体CSGR-NH2 (100 mg)加入1. 5 ml水。随后，加入10 ml乙二醇，超声20分钟，逐滴加入浓度2. 03 mg Pd/ml的氯化钯乙二醇溶液10 ml，调节pH值到5-6，反应体系剧烈超声5分钟，随后搅拌 20小时。随后，用2.5 M的氢氧化钠溶液调节pH值到13，140 °C时反应3小时，整个反应过程均采取氮气保护。冷却到室温后，过滤，水及乙醇洗涤各三次，真空65 °C下干燥对小时，得钯纳米颗粒/石墨烯复合材料(Pd NPs/CSGR)；材料表征产物尺寸和形貌的表征是在JEM-2010F透射电镜(TEM)，JE0L-2010F高分辨透射电镜 (HRTEM)以及JSM-7401F场发射扫描电镜(FESEM)上进行的，电镜的工作电压为200 kV。X 射线能谱(EDS)及选区衍射(SAED)实验是在JE0L-2010F高分辨透射电镜下完成的。产物的粉末X射线衍射(XRD)表征是在德国Bruker D8-advance X射线衍射仪上进行的，X射线是单色的CuK α辐射线(λ =1.5418 A)，2 θ扫描角度从10到70°，步长0.02°。傅里叶红外光谱(FTIR)实验FTIR-8201 (PerkinElmer公司)红外光谱仪上进行。红外光谱分析通过样品与KBr压片后进行测试。拉曼光谱选用英国雷绍尼公司Renishaw microprobe RM1000型拉曼光谱仪，激发波长633 nm(He/Ne激光器)。原子力测试(Atomic force microscopic, AFM)采用美国维易科精密仪器有限公司的Nanoscope III MultiMode SPM (数显)型扫描探针原子力显微镜。元素分析采用美国EAI公司的CE-440元素分析仪。
钯纳米颗粒/石墨烯复合材料表征结果如下钯纳米粒子的直径范围在2-8 nm之间，具有较小的粒径及较窄带粒径分布(依据扫描电镜图Ia及透射电镜图Ib表征结果)； 电子衍射图(见图Ic)可观察到从内环到外环由强至弱四个衍射环，分别对应于晶态钯的 (111)、(200)、(220)、(311)及(400)等晶面。拉曼光谱(见图2)显示其在1331 cm—1及1590 cm-1具有特征拉曼峰，分别归属为石墨烯的D带和G带；红外光谱(见图3，其中a.壳聚糖， b.石墨烯，c.壳聚糖修饰的石墨烯，d.钯纳米颗粒/石墨烯复合材料)显示该电极材料(图 3，d.)具有890 ,1150 cm—1及1545 cm—1特征峰，前两个峰为壳聚糖的特征峰，第三个峰归属为石墨烯的骨架震动。X射线衍射图(XRD图，见图4，其中a.石墨烯，b.钯纳米颗粒/ 石墨烯复合材料)观察到钯纳米颗粒/石墨烯复合材料对.7。、39.6°、45.5°和67.3° 等四个布拉格反射峰，第一个对应于石墨烯的(002)晶面，后三个峰依次对应钯的(111)， (200), (220)晶面；制备实施例3传感器工作电极制备将玻碳电极先用1200#金相砂纸上打磨，然后依次用1 μπι，0. 3 μπι,Ο. 05 μ m Al2O3 进行抛光处理，用蒸馏水清洗干净后，在1:1 HNO3水溶液、无水乙醇、蒸馏水中各超声清洗 5 min，室温晾干备用。取上述制备的纳米粒子功能化石墨烯材料2 mg，将其分散于1 ml 5%的醋酸中，超声后，取上述分散液8μ L滴于上述玻碳电极表面，干燥后即得纳米粒子功能化石墨烯材料修饰电极。在室温下将该电极用0. 5%戊二醛溶液浸泡，随后用去离子水洗涤并室温干燥。将8yL 4 mg/ml的葡糖糖氧化酶(GOD)溶液滴于纳米粒子功能化石墨烯材料修饰电极上，4 °(时干燥。上述葡糖糖氧化酶修饰电极用pH= 7. 5的0.05 M磷酸盐缓冲溶液，浸泡20分钟以除去未结合的GOD。将上述制备好的葡糖糖生物传感器工作电极浸泡在pH= 7. 5的0. 05 M磷酸盐缓冲溶液于4 0C冰箱中保存备用。
应用实施例1循环伏安与交流阻抗测试采用CHI830B电化学工作站(上海辰华仪器公司)，三电极系统为饱和甘汞电极作为残壁电极，钼电极为辅助电极，酶电极为工作电极。将制备好的葡糖糖生物传感器工作电极浸入5 mL pH= 7. 5的0.05 M磷酸盐缓冲溶液中，均勻搅拌下加入不同体积的葡萄糖标准溶液或者待测溶液，溶解氧信号被氧电极捕捉后，电极电位的变化被输入计算机数据处理器中，并以溶解氧浓度变化的形式输出，记录溶解氧浓度下降曲线， 用校正曲线法检测样品中葡萄糖含量。结果显示，本发明的基于功能化材料的葡萄糖生物传感器，具有线性范围宽、检出限低、重现性好、寿命长等特点在葡萄糖浓度0.010 1. 10 mmol/L间呈现良好的线性关系， 线性回归方程为y(mg/L)=6. 7471x(mmol/L) — 0. 00501 (r=0. 9989)；以3倍空白的标准偏差除以标准工作曲线的斜率计算传感器的检出限为0.2 ymol/L (S/N=3)。由同一张酶膜制成的传感器对0. 25 m mol/L葡萄糖溶液重复测定10次，响应平均值RSD=2. 5%。将不同的固定化酶膜分别置于氧电极表面制得4个葡萄糖生物传感器，对0. 25 mmol/L葡萄糖溶液进行测定，RSD=4. 7% ；对该浓度葡萄糖连续测试200次(约M h)，响应信号仍能达到初始值的98%以上；将本葡萄糖生物传感器存放于4 °C冰箱中，每隔3 4天重复检测。0.25 mmol/L葡萄糖溶液的响应值。3个月后响应信号为初始值的86. 5%。
权利要求
1.基于功能化材料的葡萄糖生物传感器，包括工作电极，其特征是工作电极由石墨烯纳米材料制成。
2.根据权利要求1所述生物传感器，其特征在于石墨烯纳米材料选自钯纳米颗粒/ 石墨烯复合材料、钼纳米颗粒/石墨烯复合材料、金纳米颗粒/石墨烯复合材料、银纳米颗粒/石墨烯复合材料、铜纳米颗粒/石墨烯复合材料、锗纳米颗粒/石墨烯复合材料、三氧化二铁纳米颗粒/石墨烯复合材料、四氧化三铁纳米颗粒/石墨烯复合材料、氧化铟锡纳米颗粒/石墨烯复合材料及氧化铟锡-钼二元复合纳米颗粒/石墨烯纳米复合材料。
3.根据权利要求1或2所述的生物传感器，其特征在于石墨烯纳米材料制备方法包括如下步骤a.将石墨烯氧化物分散到二氯亚砜与N，N-二甲基甲酰胺的混合介质中，室温超声，随后回流，制备得到棕色酰氯化合物；b.与此同时，将邻苯二甲酰壳聚糖、LiCl和N，N-二甲基乙酰胺混合，在氮气保护下 120 150°C反应；冷却该反应体系后，c.将a的产物及吡啶加入到反应体系中，氮气保护下回流，过滤，洗涤，真空干燥；d.干燥后的固体在蒸馏水中搅拌，过滤，保留固体重新分散于蒸馏水中，超声，过滤，洗涤，真空干燥，得中间体PHCS-GO ；e.将d所得中间体分散于水合胼中于60 90°C反应，过滤，洗涤，真空干燥，得含活性胺基的中间体CSGR-NH2 ；f.将含活性胺基的中间体CSGR-NH2W入水中，再加入乙二醇，超声状态下逐滴加入金属纳米粒子前体的乙二醇溶液或水溶液，氮气保护下先在酸性条件下反应，后在碱性条件 120 140 °C下反应；g.冷却到室温后，过滤，洗涤，真空干燥，得石墨烯纳米材料纳米颗粒/石墨烯复合材料。
4.根据权利要求1或2所述的生物传感器，其特征在于石墨烯纳米材料制备方法包括如下步骤a.将石墨烯氧化物分散到二氯亚砜与N，N-二甲基甲酰胺的混合介质中，室温超声 20 40min，随后回流40 60小时，制备得到棕色酰氯化合物；b.与此同时，将邻苯二甲酰壳聚糖、LiCl和N，N-二甲基乙酰胺混合，在氮气保护下下 120 150°C反应2 4小时；冷却该反应体系后，c.将a的产物及吡啶加入到反应体系中，氮气保护下回流40 60小时，冷却后，过滤， 洗涤，真空干燥；d.干燥后固体在蒸馏水中搅拌3 9小时，过滤，保留固体重新分散于蒸馏水中，超声 0. 5 2小时，过滤，洗涤，所得固体在真空下干燥，得中间体PHCS-GO ；e.将d所得中间体分散于水合胼中，60 90°C下反应10 M小时，过滤，洗涤，真空干燥得含活性胺基的中间体CSGR-NH2 ；f.将含活性胺基的中间体CSGR-NH2加入水中；再加入乙二醇，超声20 30分钟后， 逐滴加入金属纳米粒子前体的乙二醇溶液或水溶液，氮气保护下先在PH值5-6酸性条件下反应12 M小时，后在pH值12-13碱性条件120 140 0C下反应；g.冷却到室温后，过滤，水洗涤，乙醇洗涤，真空下干燥，得石墨烯纳米材料纳米颗粒/石墨烯复合材料。
5.根据权利要求1所述生物传感器的制备方法，其特征在于将石墨烯纳米材料制成的工作电极用于葡萄糖生物传感器的组装而制成，由石墨烯纳米材料制成的工作电极的制备方法包括如下步骤a.将玻碳电极打磨，然后进行抛光处理；b.清洗干净后，室温晾干备用；c.石墨烯纳米材料超声分散于3% 10%的醋酸中；d.取上述分散液滴于b之后的玻碳电极，干燥；然后，e.在室温下将该电极用0.1% 1%戊二醛溶液浸泡，随后用去离子水洗涤并干燥；f.将葡糖糖氧化酶溶液滴于e之后的电极上，1 4°C干燥；之后，g.浸泡在PH=7.5的磷酸盐缓冲溶液中，于1 4 °C保存备用。
6.根据权利要求1或5所述生物传感器的制备方法，其特征在于将石墨烯纳米材料制成的工作电极用于葡萄糖生物传感器的组装而制成，由石墨烯纳米材料制成的工作电极的制备方法包括如下步骤a.将玻碳电极先用1200#金相砂纸上打磨，然后依次用1μπι，0.3 μπι,Ο. 05 μπι Al2O3进行抛光处理；b.用蒸馏水清洗干净后，依次在1:1的HNO3水溶液、无水乙醇、蒸馏水中各超声清洗 5 10 min，室温晾干备用；c.取石墨烯纳米材料，将其超声分散于5%的醋酸中；d.取上述分散液5 IOyL滴于上述玻碳电极表面，干燥后即得纳米粒子功能化石墨烯材料修饰电极；e.在室温下将该电极用0.5%戊二醛溶液浸泡，随后用去离子水洗涤并室温干燥；f.将5 IOyL4 mg/ml的葡糖糖氧化酶溶液滴于纳米粒子功能化石墨烯材料修饰电极上，1 4 °(干燥，即得纳米粒子功能化石墨烯材料葡糖糖氧化酶修饰电极；g.上述纳米粒子功能化石墨烯材料葡糖糖氧化酶修饰电极用0.05M pH =7. 5磷酸盐缓冲溶液浸泡10 30分钟，取出后再浸泡在0. 05 M pH =7. 5磷酸盐缓冲溶液中，于1 4 °C冰箱中保存备用。
全文摘要
基于功能化材料的葡萄糖生物传感器，其工作电极由石墨烯纳米材料制成，是将石墨烯纳米材料制成的工作电极用于葡萄糖生物传感器的组装而制成，是一种定量的测试技术，表现出良好的线性和分辨率，检测灵敏度、检测范围、检测速度有所提高；尤其在人体血糖浓度范围内，响应电流幅度可提高50％，分辨率提高了两倍以上。石墨烯纳米材料形成纳米功能膜，其固定化酶可以连续分析1000次以上，测定的成本低，分析精度高于其它方法，相对误差达到1％左右，且响应时间缩短到20秒，使用寿命也大大延长，可以精确的定时测量葡萄糖浓度，高专一性、短时、低费用分析、对分析物质没有特殊的要求，操作安全、简便，便于现场测定等，可用于糖尿病人日常血糖测量。
文档编号G01N27/327GK102507693SQ20111034324
公开日2012年6月20日 申请日期2011年11月3日 优先权日2011年11月3日
发明者程金生 申请人:桂林医学院