一种柔性汗糖电化学传感器

一种柔性汗糖电化学传感器
一、技术领域
1.本发明涉及电化学传感器技术领域，具体涉及一种柔性汗糖电化学传感器。
二、

背景技术：

2.糖尿病是一种最常见的代谢紊乱疾病，其能引起多种并发症，如心脑血管疾病、肾功能衰竭等。目前，糖尿病的监测主要依靠定时定点的血糖测定，然而高频率的采血会给患者的身体与心理都带来巨大的压力。虽然近期发展的可穿戴式持续葡萄糖监测设备具有体积小、携带方便、可贴在身体上对人体血糖进行实时监测的优点，仍然存在佩戴不适、皮肤过敏及侵入采样带来的感染风险。
3.研究发现多种人体代谢液如汗液、唾液、泪液、尿液等中的葡萄糖含量水平与血液中的葡萄糖含量水平具有很好的相关性，所以发展针对这些体液样本的非侵入式葡萄糖检测方法和器件是现今葡萄糖检测领域的研究热点。近期，结合电子信息等领域的发展，多款可穿戴式汗液生物传感器被提出并用于汗液中葡萄糖的实时检测，虽然这些设计都具有很好的智能性、用户适用性，但是制备这些葡萄糖传感器常常包含电镀、多步滴涂等，不合适其产品化生产，所以还都处于实验室研发和概念设计阶段。因此，急需发展制备简单、成本低廉、检测灵敏性高、稳定性好的汗糖传感器。
三、

技术实现要素：

4.本发明的目的是提出一种制备简单、检测灵敏性高、稳定性好的柔性汗糖电化学传感器，用于发展可穿戴式汗液生物传感器件。
5.本发明通过以下技术方案来实现：
6.一种柔性汗糖电化学传感器，包括柔性基底和设置于所述柔性基底表面的葡萄糖传感电极、参比电极和对电极(图1)；其中葡萄糖传感电极是通过直接在柔性金电极表面滴涂含有多壁碳纳米管、普鲁士蓝纳米粒子和葡萄糖氧化酶的电极修饰液制备；当汗液样本覆盖于上述传感器表面时，葡萄糖传感电极上的葡萄糖氧化酶对汗液中的葡萄糖进行氧化，生成的过氧化氢并与普鲁士蓝纳米粒子反应，在电极上产生电流信号，最后基于标准曲线法对汗液中的葡萄糖进行定量分析。
7.上述的普鲁士蓝纳米粒子是在聚二烯二甲基氯化铵和壳聚糖的混合溶液中合成，粒径为2～6nm。
8.上述的电极修饰液是通过把独立的多壁碳纳米管、普鲁士蓝纳米粒子和葡萄糖氧化酶溶液直接混合均匀制备。
9.上述的参比电极为ag/agcl参比电极，所述的对电极为金电极。
10.上述的柔性汗糖电化学传感器可贴在胳膊、额头等人体易出汗部位对汗液中的葡萄糖进行检测。
11.本发明与现有技术相比，具有以下有益效果：
12.(1)本发明的柔性汗糖电化学传感器通过一步滴涂修饰液制备而成，工艺简单、快
速，适合于批量生产。
13.(2)本发明同时利用聚二烯二甲基氯化铵和壳聚糖作为保护剂制备普鲁士蓝纳米粒子，合成的纳米粒子尺寸可控、批次均匀性好，有效保证了柔性汗糖电化学传感器的稳定性。
14.(3)本发明的柔性汗糖电化学传感器可灵活地集成在柔性塑料薄膜、织物等上，用于发展可穿戴式汗液生物传感器件。
四、附图说明
15.图1.本发明所述的柔性汗糖电化学传感器的结构示意图；
16.图2.本发明所述的柔性汗糖电化学传感器对模拟汗液中葡萄糖检测的标准曲线。
五、具体实施方式
17.为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例为本发明的首选实施例，仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
18.所发明的柔性汗糖电化学传感器包括柔性基底和设置于所述柔性基底表面的葡萄糖传感电极、参比电极和对电极(图1)。
19.所发明的柔性汗糖电化学传感器的制备过程包括柔性电极的制备、电极修饰液的制备及其修饰。
20.所述的柔性电极通过电子束蒸镀制备：在厚度为100μm的pet上，使用不同的金属掩模板，依次在特定位置上蒸镀上金和银，制备成含有两个金电极、一个银电极的柔性电极；其中一个金电极用于制备葡萄糖传感电极，一个金电极用做对电极，而银电极用于制备ag/agcl参比电极。
21.所述的电极修饰液的制备：首先把fe
2
与聚二烯二甲基氯化铵和壳聚糖的混合液混合均匀，然后加入(fecn6)
3-，室温下搅拌反应1个小时，制备粒径约2～6nm的普鲁士蓝纳米粒子，把上述普鲁士蓝纳米粒子溶液与多壁碳纳米管按一定比例混合均匀后，再加入一定量的葡萄糖氧化酶混合均匀，制备成电极修饰液。
22.所述的葡萄糖传感电极制备：取一定量的上述电极修饰液滴涂于指定的柔性金电极表面，室温真空晾干。
23.所述的参比电极制备：把上述柔性基底上的银电极置于0.1m fecl3溶液中40s，取出后用去离子水冲洗干净，室温真空晾干。
24.所发明的柔性汗糖电化学传感器对葡萄糖的检测：将上述制备的柔性汗糖电化学传感器与电化学工作站连接，并置于模拟汗液中，使用计时安培法，检测0v电位下的电流信号；在模拟汗液中分别加入不同浓度的葡萄糖，记录电流信号；建立电流信号与葡萄糖浓度的标准曲线(图2)。
25.所发明的柔性汗糖电化学传感器对汗液中葡萄糖的检测：取汗液样本直接覆盖于上述传感器表面进行电化学检测，记录电流信号，基于上述模拟汗液中葡萄糖检测的标准曲线对汗液样本中的葡萄糖进行定量分析。
26.以上所述的装置实施例仅仅是示意性的，所采用的术语和表达法被用作说明而非
限制，并且不希望在这些术语和表达法的使用中排除所示和所述的特征或其部分的任何等同物。


技术特征：
1.一种柔性汗糖电化学传感器，其特征在于包括柔性基底和设置于所述柔性基底表面的葡萄糖传感电极、参比电极和对电极；所述葡萄糖传感电极是通过直接在柔性金电极表面滴涂含有多壁碳纳米管、普鲁士蓝纳米粒子和葡萄糖氧化酶的电极修饰液制备，利用葡萄糖氧化酶对汗液中葡萄糖进行氧化，生成的过氧化氢与普鲁士蓝纳米粒子反应，在电极上产生电流信号，用于汗液中葡萄糖的定量分析。2.根据权利要求1所述的柔性汗糖电化学传感器，其特征在于，所述的普鲁士蓝纳米粒子是在聚二烯二甲基氯化铵和壳聚糖的混合溶液中合成，粒径为2～6nm。3.根据权利要求1所述的柔性汗糖电化学传感器，其特征在于，所述的电极修饰液是通过把独立的多壁碳纳米管、普鲁士蓝纳米粒子和葡萄糖氧化酶溶液直接混合均匀制备。4.根据权利要求1所述的柔性汗糖电化学传感器，其特征在于，所述的参比电极为ag/agcl参比电极，所述的对电极为金电极。5.根据权利要求1所述的柔性汗糖电化学传感器，其特征在于，可贴在胳膊、额头等人体易出汗部位对汗液中的葡萄糖进行检测。

技术总结
本发明提供了一种柔性汗糖电化学传感器，包括柔性基底和设置于其表面的葡萄糖传感电极、参比电极和对电极。葡萄糖传感电极是通过直接在柔性金电极表面滴涂含有多壁碳纳米管、普鲁士蓝纳米粒子和葡萄糖氧化酶的电极修饰液制备而成。本发明利用葡萄糖传感电极上的葡萄糖氧化酶对汗液中的葡萄糖进行氧化，生成的过氧化氢通过与普鲁士蓝纳米粒子反应，在电极上产生电流信号，再基于标准曲线法对汗液中的葡萄糖进行定量分析。本发明提供的柔性汗糖电化学传感器具有制备简单、成本低廉、产品性能好、适合大规模生产等优点，在可穿戴汗糖传感器件开发领域具有很好的应用前景。器件开发领域具有很好的应用前景。器件开发领域具有很好的应用前景。


技术研发人员：鞠熀先 吴洁 于倩
受保护的技术使用者：南京大学
技术研发日：2022.01.26
技术公布日：2022/5/17