专利名称：Cd光盘银膜无酶葡萄糖传感器及其用途的制作方法
技术领域：
本发明属于电化学分析检测技术领域，特别涉及人体血糖浓度检测的技术领域。
背景技术：
糖尿病是由于胰岛素分泌缺陷引起的一种新陈代谢疾病，可导致肾脏、心脏、神经等多种并发症，目前医学上还没有彻底根治方法，只能通过加强检测血糖浓度来控制病情，所以人体的血糖浓度的检测对于糖尿病等疾病的诊断和治疗具有重大意义。临床检测血糖的方法有folin-吴法、邻甲苯胺法、试纸法和生物分析法，而电化学生物法(构建葡萄糖传感器)测定葡萄糖含量是一种简单快速灵敏的方法，因此得到更广泛的研究和发展。葡萄糖传感器的构建有基于酶的葡萄糖传感器和无酶葡萄糖传感器， 基于酶的葡萄糖传感器由于酶成本高、修饰过程复杂、受外界条件的影响等在实际应用中受到了一定的条件限制，而无酶葡萄糖传感器具有电极稳定、制备简单且重现性好、响应速度快、无氧限制等优点成为研究热点。目前基于纳米材料构建的无酶葡萄糖传感器备受关注，由于其能够灵敏快速地检测葡萄糖，并对葡萄糖产生特有的催化效应，还可降低过电位，提高化学反应速率、电极选择性和灵敏度。
发明内容
本发明目的在于提出一种可用于无标记直接测定人体血糖浓度的CD光盘银膜无酶葡萄糖传感器。本发明技术方案是分别以CD光盘银膜、Ag/AgCl电极和钼电极作为工作电极、参比电极和对电极构成三电极体系。⑶光盘一般使用纳米金属(Au、Ag、Al等)膜作为反射层，该纳米金属膜材料可作为构建传感器的一种纳米材料，此类传感器不仅成本低，制作简单，而且能够依据实验要求改变电极面积，已应用到许多电化学和生物化学分析当中。但是目前还未有人利用CD光盘银膜构建可抛式的无酶葡萄糖传感器检测葡萄糖装置。本发明可使检测人体血糖的装置制备成本低，不可有效地回收利用废弃光盘，保存条件简单，并具有长期稳定性。本发明另一目的是提出CD光盘银膜无酶葡萄糖传感器的用途——用于对人体的血糖浓度的检测。分别以⑶光盘银膜、Ag/AgCl电极和钼电极作为工作电极、参比电极和对电极构成三电极体系；以血样和浓度为O. I mol/L、pH为5. O 9. O的PBS溶液以体积比为I: I的比例混合形成电解液，在操作电位为-0.50 V的条件下，通过安培法对人体葡萄糖浓度进行检测。本发明操作电位为-O. 5 V，有效地避免了干扰物质抗坏血酸、尿酸等的影响，本发明的电流响应时间在I S以内，具有很快的响应速度。在葡萄糖浓度为O. 5 13mmol/L范围内呈现良好的线性关系，相关系数为O. 996。本发明测定人体血糖浓度的方法具有良好的重现性和稳定性，抗干扰能力强，灵敏度高，简单快速等优点。另，由于不同电极面积对电流响应度有很大影响，电极面积增大,虽然电流会增大，但是噪音同时也增大，相对地，电极面积越小越好。本发明选择3 mmX3 mm为最佳电极面积。
图I为⑶光盘银膜的正反面图像。图2为可抛式⑶光盘银膜无酶葡萄糖传感器图像。图3为⑶光盘电极的电镜表征图。图4为⑶光盘电极的能谱数据图。
图5为⑶光盘银电极的循环伏安图。图6为商品银电极的循环伏安图。图7为不同电位对葡萄糖计时安培法电流响应的影响曲线。图8为不同pH对葡萄糖计时安培法电流响应的影响曲线。图9为计时安培法测定葡萄糖的响应图。图10为计时安培响应电流随葡萄糖浓度变化的线性拟合图。图11为加入干扰物质后的电流响应图。
具体实施例方式一、⑶光盘银膜无酶葡萄糖传感器的制备
I、将CD光盘(铼德科技，CD-R 52X)剪成若干片，再用镊子轻轻将光盘银膜进行剥离，获得的薄膜，分别处理成长2. O cm、宽0.5 cm大小，如图I所示。再用酒精和蒸馏水对薄膜进行清洗，晾干待用。2、分别以⑶光盘银膜、Ag/AgCl电极和钼电极作为工作电极、参比电极和对电极构成三电极体系，将其固定于陶瓷基底(10 mm X 30 mm )，基底的另一端固定类USB接口，并用铜导线分别与三电极连接，最后用绝缘层将导线覆盖，制得简易便携的无酶葡萄糖传感器，如图2所示，图中，a为Ag/AgCl电极，b为钼电极，c为自制光盘银电极，d绝缘层。3、上述步骤制备的检测葡萄糖装置可通过类USB接口与电化学工作站连接，从而通过电化学方法对葡萄糖浓度进行检测。二、溶液的配置
准确配置浓度为O. I mo I/L的pH为5. O到9. O的PBS溶液。配制浓度为O. I mol/L葡萄糖标准溶液。将所配溶液放冰箱4°C进行保存。三、⑶光盘无酶葡萄糖传感器的表征
首先对CD光盘银电极进行电镜和能谱表征，如图3和图4所示，从图3中可以看出CD光盘膜表面是银纳米颗粒。从图4可见在O. I mol/L的H2SO4溶液中对⑶光盘银电极进行电化学表征，扫描电压为-O. 4 1.3 V，速率为10 mV/s，如图6为⑶光盘银电极循环伏安表征图。图7为商品银电极的循环伏安表征图，从图7中可以看出CD光盘银电极与商品银电极有相似的电化学特性。
四、CD光盘无酶葡萄糖传感器用于葡萄糖的电化学测定
本实验为了获得最优化实验条件，对影响因素操作电位、PBS溶液pH值和电极面积进行了优化。如图7为不同操作电位对电流响应度的影响，可见，当电位在-0.50V时有最大的电流响应，故本发明选择-0.50 V为最佳电位。如图8为不同PBS溶液pH值对电流响应度的影响，本发明选择pH为6.5为PBS溶液的最佳pH。不同电极面积对电流响应度有很大影响，电极面积增大,虽然电流会增大,但是噪音同时也增大，所以电极面积越小越好，本实验选择3 mmX3 mm为最佳电极面积。在获得最优化条件之后，进行CD光盘无酶葡萄糖传感器对葡萄糖的电流响应实验，在PBS (pH=6.5, C=0.1 mol/L)中进行，操作电位为-0.50 V，电极面积为3 mm X 3mm，最后作出计时安培响应电流随葡萄糖浓度变化的线性拟图，如图9为计时安培法测定葡萄糖的响应图，图10为计时安培响应电流随葡萄糖浓度变化的线性拟合图，从图中可以看出电流响应时间在I s以内，具有很快的响应速度，而且在葡萄糖浓度为O. 5 13m mo I/L范围内呈现良好的线性关系，相关系数为O. 996。五、干扰物质对葡萄糖的影响
如图11为干扰物质抗坏血酸AA和尿酸UA对葡萄糖电流响应度的影响，从图中可以看出两种主要干扰物质对葡萄糖几乎没有影响。实验同时对血液中一些离子(Na+，K+，NH3+,Ca2+，Fe2+，CD进行干扰测定，实验表明这些离子均无干扰。六、⑶光盘无酶葡萄糖传感器的重现性、重复性和稳定性实验
制作六支分别为3 mm X 3 mm相同电极面积的电极,在O. I M PBS (pH 6. 5),电位为-0.50 V相同条件下对lmmol/L葡萄糖进行计时安培测定，电流响应为11. I μ AmM 1Cm 2，相对标准偏差为3.7 %;同一支电极对葡萄糖平均测定六次，产生的相对标准偏差为4.8 %，说明电极具有较好的重现性和重复性。为了避免⑶光盘银膜的氧化，在常温下密封保存，120天后再次对电极进行重复性实验，实验结果表明电流响应度在120天之后降低3. 2 %，说明本CD光盘无酶葡萄糖传感器有长期稳定性。七、⑶光盘无酶葡萄糖传感器对实际样品人体血糖浓度进行测定
将血样和PBS以I: I的体积比混合，操作电位为-O. 50 V，把血样和PBS的混合液滴在装置上，连接CHI 1232电化学工作站，在相同条件下进行测定，表I为实际样品人体血糖浓度的测定结果，结果表明测定的回收率在95. 7 % 101.3 %，可见，本发明用于实际测定结果令人满意。表I实际样品人体血糖的测定结果
权利要求
1.⑶光盘银膜无酶葡萄糖传感器，其特征在于分别以⑶光盘银膜、Ag/AgCl电极和钼电极作为工作电极、参比电极和对电极构成三电极体系。
2.CD光盘银膜无酶葡萄糖传感器的用途，其特征在于用于对人体的血糖浓度的检测。
3.根据权利要求2所述CD光盘银膜无酶葡萄糖传感器的用途，其特征在于分别以CD光盘银膜、Ag/AgCl电极和钼电极作为工作电极、参比电极和对电极构成三电极体系；以血样和浓度为O. I mol/L、pH为5. O 9. O的PBS溶液以体积比为I: I的比例混合形成电解液，在操作电位为-0.50 V的条件下，通过安培法对人体葡萄糖浓度进行检测。
4.根据权利要求2所述CD光盘银膜无酶葡萄糖传感器的用途，其特征在于电极面积为,3 mmX3 mm。
全文摘要
CD光盘银膜无酶葡萄糖传感器及其用途，涉及电化学传感器技术领域。该发明主要使用CD光盘银电极、Ag/AgCl电极和铂电极分别作为工作电极、参比电极和对电极构成三电极体系，并构建一种可抛式的检测人体血糖含量的传感器装置。该方法制备的无酶葡萄糖传感器成本低、响应速度快、具有长期稳定性并且能有效地避免干扰物质抗坏血酸AA和尿酸UA的影响，适用于无标记直接检测人体血糖含量。
文档编号G01N27/30GK102879448SQ20121040613
公开日2013年1月16日 申请日期2012年10月23日 优先权日2012年10月23日
发明者王赪胤, 瞿其曙, 陈宇星 申请人:扬州大学