一种基于石墨烯纳米墙的葡萄糖传感器的制备方法
【专利摘要】本发明提供了一种葡萄糖传感器的制备方法，采用石墨烯纳米墙作为负载骨架，通过对关键传感器基材?三维石墨烯墙的生长条件研究和技术改进，对传感器的制备和葡萄糖氧化酶功能化技术优化，能够制得新型的三维石墨烯葡萄糖传感器，且该传感器对于葡萄糖的电化学响应灵敏度高，并体现出了较好的线性响应性和优良的葡萄糖传感特异性。产品生产工艺更为简单、成本低廉，适于大规模的工业化批量生产。
【专利说明】
一种基于石墨烯纳米墙的葡萄糖传感器的制备方法
技术领域
[0001 ]本发明涉及一种葡萄糖传感器的制备方法。
【背景技术】
[0002]糖尿病是一组由于胰岛素分泌缺陷和/或胰岛素作用障碍所致的以高血糖为特征的代谢性疾病。糖尿病已成为一个遍及全球的社会健康问题，已经成为继肿瘤、心脑血管疾病之后严重威胁人类健康的慢性疾病。长期的糖尿病会引起诸多的并发症，如心脏病、肾衰、失明和周围神经病等，而严格的、个性化的血糖控制可以明显地减少并发症的出现。近年来，葡萄糖生物传感器因携带方便、灵敏度高、选择性好、检测速度快、操作简单等特点备受关注。按生物传感器构建可分为有酶和无酶葡萄糖电化学传感器，其中有酶传感器因其制作工艺简单、传感特异性强而被广泛研发。
[0003]石墨烯，一种由单层碳原子组成的新型二维碳基纳米材料，在生物电化学领域中的研究日益受到关注，其优良的电催化性能使其成为制备酶电化学生物传感器理想的电极材料之一，其特殊的分子结构使其可以有效地促进电子传输，提升生物传感器的响应信号和灵敏度。此外，其良好的生物相容性能够保持传感器所负载酶的生物活性，改善传感器的稳定性。近来，石墨稀纳米墙，一种由石墨稀纳米片垂直分布于基底材料上的石墨稀三维结构，与二维石墨烯相比具有更为丰富的形态结构和巨大的比表面积，同时赋予了更好的拉伸性，已开始逐渐应用于传感器的研发，如对气体、温度的监测。
[0004]申请号为201410235183.5专利文件公开了一种基于石墨烯的电化学葡萄糖传感器及其制备方法，可测量葡萄糖含量，但是该传感器的制备需要进行金属纳米颗粒修饰，使得产品制备工艺较为复杂。同时该专利采用的是三维石墨烯纳米孔结构，在经过金属颗粒修饰后其电传导性、生物相容性会受到影响。
【发明内容】
[0005]针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种石墨烯纳米墙葡萄糖传感器的制备方法，所制备的产品电化学工作站测试中展现出了高度的线性响应性、较高的特异性和灵敏度，具有更强的电传导性、更为丰富的导电网络结构且材料生物兼容性好。
[0006]本发明的目的是通过以下措施实现的:
[0007]—种葡萄糖传感器的制备方法，采用石墨烯纳米墙作为负载骨架，所述石墨烯纳米墙采用等离子体增强化学气相沉积法(PECVD)制备，铜箔先后进行升温、退火、生长步骤；其中，升温条件为30?90min升温至500?800°C，氢气=5?30sccm;退火条件为30?90min，维持600?800°C，氢气=5?15sccm;生长条件为600?800°C维持60?120min，甲烷:氢气为4:8sccm，射频为200?500mw;关闭射频和甲烷，氢气设置为2?20sccm，降温后取出生长有石墨稀墙的铜猜；
[0008]将石墨烯纳米墙转移到聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)后，采用丝网印刷法印制三电极后，对电极进行表面功能化使之负载葡萄糖氧化酶。
[0009]为了进一步提高传感器的灵敏性和特异性，上述表面功能化步骤为:a)将100-800IU/ml的葡萄糖氧化酶溶液负载到三维石墨烯纳米墙，晾干;b)将0.3-3.5wt %壳聚糖溶液滴覆到三维石墨稀/葡萄糖氧化酶表面;c)将0.25-2*1:%的戊二醛固定到三维石墨稀墙/酶/壳聚糖表面，晾干;d)采用PBS溶液清洗电极并保存。本发明通过优化的壳聚糖-戊二醛交联吸附将葡萄糖氧化酶直接固定至纳米墙表面即制得电极。
[0010]上述PBS溶液浓度为0.1Μ，ρΗ=7.0，清洗和保存温度为2-8°C。
[0011]上述采用丝网印刷法印制电极步骤为:a)将Ag/AgCl油墨印制在PET上作为参比电极，在60-100 °C范围烘烤5-25分钟，b)将碳油墨印制在PET上作为工作电极和对电极，在80-120°C范围烘烤15-30分钟，c)在工作电极表面再印制一层绝缘浆料，在50-90°C范围内烘烤5-20分钟，d)将三电极分别接上导电银丝引出电路。
[0012]具体地，本发明的石墨烯纳米墙葡萄糖传感器的制备方法，包括以下步骤:
[0013](I)石墨烯墙的制备
[0014]采用PECVD法，将厚度为Ιμπι?ΙΟΟμπι的铜箔水平放置在生长炉的玻璃管中，先后经过升温、退火、生长三个步骤；其中，升温过程为30?90min升温至500?800°C，氢气=5?30sccm;退火过程为30?90min，维持600?800°C，氣气=5?15sccm;生长过程为60?120min，维持600?800°C，甲烧:氢气=4: 8sccm，射频=200?500mw；生长结束后关闭射频和甲烷，氢气设置到2?20sCCm，打开风扇快速降温，最后轻柔地取出生长有石墨烯墙的铜箔；
[0015](2)石墨烯墙的转移
[0016]a)配制浓度为0.1M?0.5M的Fe(NO3)3铜刻蚀液，b)将铜箔裁剪成尺寸为0.2cm*
0.2cm?3cm*3cm不等的小块置入溶液表面，以生长有石墨烯墙的一面朝上，室温条件下过夜以充分刻蚀铜箔，c)用经等离子处理的尺寸为0.2cm*0.2cm?3cm*3cm不等的PET膜将漂浮的石墨稀墙捞起，将石墨稀墙转移至超纯水中30min*3?5次以充分清除残余的铜、铁等金属离子，d)用PET捞起清洗过的石墨稀墙并放入烘箱中在80?150 °05?60min的条件下烘干，使石墨烯墙与PET牢固贴合；
[0017](3)电极的制备
[0018]采用丝网印刷法印制电极，a)将Ag/AgC I油墨印制在PET上作为参比电极，在60-100 °C范围烘烤5-25分钟，b)将碳油墨印制在PET上作为工作电极和对电极，在80-120 °C范围烘烤15-30分钟，c)在工作电极表面再印制一层绝缘浆料，在50-90 °C范围内烘烤5_20分钟，d)将三电极分别接上导电银丝引出电路；
[0019](4)传感器电极的表面功能化
[0020]a)配置浓度为100-800IU/ml的葡萄糖氧化酶溶液，将2-20yL葡萄糖氧化酶溶液负载到三维石墨烯纳米墙上，室温晾干，b)将2-20yL，浓度为0.3-3.5%壳聚糖溶液滴覆到三维石墨烯/葡萄糖氧化酶表面，c)将浓度为0.25-2 %的戊二醛固定到三维石墨烯墙/酶/壳聚糖表面，室温晾干一段时间，d)清洗电极上残余的葡萄糖氧化酶并保存;在清洗和保存的过程中所用到的PBS溶液浓度均为0.1Μ，ρΗ=7.0，处理的温度均为2-8°C。
[0021]为了进一步提高传感器对葡萄糖检测的灵敏度，在电极制备后，表面功能化之前，采用氧等离子体对石墨稀纳米墙表面进行修饰;所述修饰条件为:氧流量为5_30sccm，气压为0.1-1mbar处理 1-lOmin。
[0022]有益效果
[0023]1.本发明通过对关键传感器基材-三维石墨烯墙的生长条件研究和技术改进，采用丝网印刷法印制三电极，同时通过优化的壳聚糖-戊二醛交联吸附法将葡萄糖氧化酶直接固定至纳米墙表面即可制得电极。电极测试显示:运用该方法制备的电极，具有很好的灵敏性和特异性。
[0024]2.本发明采用氧等离子体对石墨烯纳米墙表面进行修饰处理后，进一步提高了传感器对葡萄糖检测的灵敏度。
[0025]3.本发明制备葡萄糖传感器无需进行金属纳米颗粒修饰，不仅较好地避免了因为金属纳米颗粒修饰对石墨烯电传导性、生物相容性带来的影响，并且工艺简单、成本低廉、无需精确控制工艺参数，适于大规模的工业化批量生产。
[0026]4.本发明制得新型的三维石墨稀葡萄糖传感器，该传感器对于葡萄糖的电化学响应灵敏，并体现出尚度的线性响应性、$父尚的特异性;这种石墨稀纳米墙成本低廉、广品生产工艺简单，适于大规模的工业化批量生产。
【附图说明】
[0027]图1是本发明所涉及的一种三维石墨烯纳米墙葡萄糖传感器的制备工艺流程图；
[0028]图2是实施例1所制得的三维石墨烯纳米墙高分辨扫描电镜照片:A为低倍镜下石墨稀纳米墙的表面结构;B为高倍镜下石墨稀纳米墙的表面结构;C为高倍镜下石墨稀纳米墙的截面结构;D为三维石墨烯纳米墙的空间结构示意图。
[0029]图3是实施例1中制备的三维石墨烯纳米墙葡萄糖传感器，依次在含有葡萄糖(ImM)的0.1Μ、ρΗ = 7.0的磷酸盐缓冲液(PBS)中进行循环伏安曲线测试。图中，测试操作电压为-1.0-1.0V，扫描速率为100mV/s。
[0030]图4是实施例1中制备的三维石墨烯纳米墙葡萄糖传感器，依次在含有葡萄糖(ImM)的0.1M、pH = 7.0的磷酸盐缓冲液(I3BS)中进行时间电流曲线测试。图中，测试操作电压为0.3V vs.Ag/AgCl。
[0031]图5是实施例1所制得的三维石墨烯葡萄糖传感器产品展示出了高度线性响应性。图中，测试操作电压为0.3V vs.Ag/AgCL.
[0032]图6是实施例1所制得的三维石墨烯葡萄糖传感器产品展示出了高度的特异性。图中，葡萄糖浓度为2mM，尿酸浓度为ImM，维生素A浓度为0.2mM，测试操作电压为0.3V vs.Ag/AgCl ο
[0033]图7是实施例5所生长的三维石墨烯经氧等离子体处理后扫描电镜观察发现石墨烯纳米墙表面结构未发生明显变化，且处理组(B)与未经氧等离子处理组(A)相比负载了更多的葡萄糖氧化酶/壳聚糖/戊二醛交联体。
[0034]图8是实施例5所生长的三维石墨烯经氧等离子体处理后制得的葡萄糖传感器产品(蓝色)与未经氧等离子处理组(红色)相比体现出了更高的葡萄糖检测灵敏性。图中，葡萄糖浓度为2mM，测试操作电压为0.3V vs.Ag/AgCl。
【具体实施方式】
[0035]下面结合附图和实施列对本发明进行说明。以下对实施例进行的描述是为了便于该技术领域的普通技术人员理解和应用本发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于这里的实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，对本发明做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。
[0036]实施列I
[0037]本实施例提供一种三维石墨烯葡萄糖传感器的制备方法，该方法的工艺流程图如图1所示，具体步骤如下:
[0038]1.采用PECVD法生长三维石墨烯:将20μπι厚的铜箔水平放置在生长炉的玻璃管中，先后经过升温、退火、生长三个步骤。条件分别为:升温:30!^11升温至5()()°(:，氢气=5，10，15,20,25,30sccm；退火:30min，维持600°C，氢气=5sccm；生长:60min，维持600°C，甲烷:氢气= 4:8sccm，射频= 200mw;生长结束后关闭射频和甲烧，氢气设置到2sccm，打开风扇快速降温，最后轻柔地取出生长有石墨烯墙的铜箔。
[0039]2.三维石墨烯转移至PET基材:配制0.1M的Fe(N03)3铜刻蚀液，然后将铜箔裁剪为
0.5cm*0.5cm的小块置入溶液表面，以生长有石墨稀墙的一面朝上，室温条件下过夜以充分刻蚀铜箔。然后，用经等离子处理(暴露PET表面的亲水基团，方便与石墨稀墙贴合)的I cm*Icm PET膜将漂浮的石墨稀墙捞起，将石墨稀墙转移至超纯水中30min*3次以充分清除残余的铜、铁等金属离子。然后，PET捞起清洗过的石墨烯墙并放入烘箱中在80°C的条件下烘烤5min，使石墨稀墙与PET牢固贴合。
[0040 ] 3.采用丝网印刷法印制电极:先将Ag/AgC I油墨印制在PET上作为参比电极，70 °C烘烤5分钟;然后，将碳油墨印制在PET上作为工作电极和对电极，80°C烘烤15分钟;再在工作电极表面再印制一层绝缘浆料，70°C烘烤10分钟；最后将三电极分别接上导电银丝引出电路。
[0041 ] 4.三维石墨烯电极表面功能化:称取0.5g壳聚糖溶于10ml 0.5%的乙酸溶液中，室温以250转/分钟搅拌3h以配制壳聚糖溶液；吸取3yL葡萄糖氧化酶溶液(浓度为100IU/mL)滴涂到GNWs上，室温晾干;取3yL 0.5%壳聚糖溶液滴涂到GNWs/酶表面，室温晾干;取3μL0.25%的戊二醛滴涂覆到GNWs/酶/壳聚糖表面，室温晾干Ih;将电极浸泡在pH 7.0的0.1MPBS缓冲液中，4 °C过夜以去除电极上残余的葡萄糖氧化酶;4 0C保存在pH7.0的0.1M PBS缓冲液中。
[0042]5.然后在电化学工作站上测试传感器的分析性能:I)在含有葡萄糖(ImM)的0.1M、pH = 7.0的磷酸盐缓冲液(PBS)中进行三维石墨烯葡萄糖传感器的循环伏安曲线测试(图3)。其中，测试电压为-1.0-1.0v，扫描速率为lOOmv/sd)在含有葡萄糖(ImM)的0.1Μ、ρΗ =7.0的磷酸盐缓冲液(PBS)中进行三维石墨烯葡萄糖传感器的时间电流曲线测试(图4)。其中，测试电压为0.3VJ)将所制得的传感器产品依次置于上述PBS缓冲液配制的浓度0.5-
0.9mM葡萄糖溶液中进行线性响应测试，记录各个浓度中反应的第60s电流值大小(图5)。其中，测试电压为0.3V3)在葡萄糖浓度为2mM，尿酸浓度为ImM，维生素A浓度为0.2mM的0.1M、pH=7.0的PBS中进行产品的特异性测试，其中，测试电压为0.3V。
[0043]实施列2
[0044]本实施例提供一种三维石墨烯葡萄糖传感器的制备方法，该方法的工艺流程图如图1所示，具体步骤如下:
[0045]1.采用PECVD法生长三维石墨烯:将60μπι厚的铜箔水平放置在生长炉的玻璃管中，先后经过升温、退火、生长三个步骤。条件分别为:升温:50min升温至700°C，氢气= 25sCCm;退火:7Omin，维持750°C，氢气=1sccm;生长:10min，维持800°C，甲烷:氢气=9: 6sccm，射频= 400mw;生长结束后关闭射频和甲烷，氢气设置到lOsccm，打开风扇快速降温，最后轻柔地取出生长有石墨烯墙的铜箔。
[0046]2.三维石墨烯转移至PET基材:配制0.5M的Fe (N03) 3铜刻蚀液，然后将铜箔裁剪为2.0cm*2.0cm的小块置入溶液表面，以生长有石墨烯墙的一面朝上，室温条件下过夜以充分刻蚀铜箔。然后，用经等离子处理(暴露PET表面的亲水基团，方便与石墨稀墙贴合)的4cm*5cm PET膜将漂浮的石墨稀墙捞起，将石墨稀墙转移至超纯水中30min*4次以充分清除残余的铜、铁等金属离子。然后，PET捞起清洗过的石墨稀墙并放入烘箱中在100 °C*15min的条件下烘干，使石墨烯墙与PET牢固贴合。
[0047 ] 3.采用丝网印刷法印制电极:先将Ag/AgC I油墨印制在PET上作为参比电极，70 °C烘烤10分钟;然后，将碳油墨印制在PET上作为工作电极和对电极，120 °C烘烤15分钟;再在工作电极表面再印制一层绝缘浆料，80°C烘烤10分钟；最后将三电极分别接上导电银丝引出电路。
[0048]4.三维石墨烯电极表面功能化:称取2.5g壳聚糖溶于10ml 2.5%的乙酸溶液中，室温以250转/分钟搅拌3h以配制壳聚糖溶液;吸取20yL葡萄糖氧化酶溶液(浓度为500IU/mL)滴涂到GNWs上，室温晾干;取20yL 2.5%壳聚糖溶液滴涂到GNWs/酶表面，室温晾干;取20yL2.0 %的戊二醛滴涂覆到GNWs/酶/壳聚糖表面，室温晾干Ih;将电极浸泡在pH 7.0的
0.1M PBS缓冲液中，4°C过夜以去除电极上残余的葡萄糖氧化酶;40C保存在pH7.0的0.1MPBS缓冲液中。
[0049]实施列3
[0050]本实施例提供一种三维石墨烯葡萄糖传感器的制备方法，该方法的工艺流程图如图1所示，具体步骤如下:
[0051 ] 1.采用PECVD法生长三维石墨烯:将50μπι厚的铜箔水平放置在生长炉的玻璃管中，先后经过升温、退火、生长三个步骤。条件分别为:升温:45min升温至650°C，氢气= 20sCCm;退火:60min，维持750°C，氢气= 5sccm;生长:90min，维持750°C，甲烷:氢气= 10:8sccm，射频= 350mw;生长结束后关闭射频和甲烷，氢气设置到Ssccm，打开风扇快速降温，最后轻柔地取出生长有石墨烯墙的铜箔。
[0052]2.三维石墨烯转移至PET基材:配制0.4.M的Fe(N03)3铜刻蚀液，然后将铜箔裁剪为1.5cm*l.5cm的小块置入溶液表面，以生长有石墨烯墙的一面朝上，室温条件下过夜以充分刻蚀铜箔。然后，用经等离子处理(暴露PET表面的亲水基团，方便与石墨烯墙贴合)的4cm*4cm PET膜将漂浮的石墨稀墙捞起，将石墨稀墙转移至超纯水中30min*3次以充分清除残余的铜、铁等金属离子。然后，PET捞起清洗过的石墨稀墙并放入烘箱中在100*10min的条件下烘干，使石墨烯墙与PET牢固贴合。
[0053]3.采用丝网印刷法印制电极:先将Ag/AgCl油墨印制在PET上作为参比电极，100 °C烘烤20分钟;然后，将碳油墨印制在Pet上作为工作电极和对电极，110°C烘烤30分钟;再在工作电极表面再印制一层绝缘浆料，70°C烘烤15分钟；最后将三电极分别接上导电银丝引出电路。
[0054]4.三维石墨烯电极表面功能化:称取2.0g壳聚糖溶于100ml 2.0%的乙酸溶液中，室温以250转/分钟搅拌3h以配制壳聚糖溶液;吸取15yL葡萄糖氧化酶溶液(浓度为400IU/mL)滴涂到GNWs上，室温晾干;取15μL 2.0%壳聚糖溶液滴涂到GNWs/酶表面，室温晾干;取15yL 1.5%的戊二醛滴涂覆到GNWs/酶/壳聚糖表面，室温晾干Ih;将电极浸泡在pH 7.0的
0.1M PBS缓冲液中，4°C过夜以去除电极上残余的葡萄糖氧化酶;40C保存在pH7.0的0.1MPBS缓冲液中。
[0055]实施列4
[0056]本实施例提供一种三维石墨烯葡萄糖传感器的制备方法，该方法的工艺流程图如图1所示，具体步骤如下:
[0057]1.采用PECVD法生长三维石墨烯:将70μπι厚的铜箔水平放置在生长炉的玻璃管中，先后经过升温、退火、生长三个步骤。条件分别为:升温:60min升温至800 °C，氢气=30sCCm;退火:80min，维持600°C，氢气=15sccm;生长:I lOmin，维持650°C，甲烧:氢气= 6:6sccm，射频= 450mw;生长结束后关闭射频和甲烷，氢气设置到12sCCm，打开风扇快速降温，最后轻柔地取出生长有石墨烯墙的铜箔。
[0058]2.三维石墨烯转移至PET基材:配制0.1M的Fe(N03)3铜刻蚀液，然后将铜箔裁剪为
2.5cm*2.5cm的小块置入溶液表面，以生长有石墨烯墙的一面朝上，室温条件下过夜以充分刻蚀铜箔。然后，用经等离子处理(暴露PET表面的亲水基团，方便与石墨稀墙贴合)的6cm*6cm PET膜将漂浮的石墨稀墙捞起，将石墨稀墙转移至超纯水中30min*4次以充分清除残余的铜、铁等金属离子。然后，PET捞起清洗过的石墨稀墙并放入烘箱中在100 °C*30min的条件下烘干，使石墨烯墙与PET牢固贴合。
[0059 ] 3.采用丝网印刷法印制电极:先将Ag/AgC I油墨印制在PET上作为参比电极，80 °C烘烤20分钟;然后，将碳油墨印制在Pet上作为工作电极和对电极，90 °C烘烤25分钟;再在工作电极表面再印制一层绝缘浆料，80°C烘烤20分钟；最后将三电极分别接上导电银丝引出电路。
[0060] 4.三维石墨烯电极表面功能化:称取3.0g壳聚糖溶于10ml 3.0%的乙酸溶液中，室温以250转/分钟搅拌3h以配制壳聚糖溶液；吸取5yL葡萄糖氧化酶溶液(浓度为600IU/mL)滴涂到GNWs上，室温晾干;取5yL 3.0 %壳聚糖溶液滴涂到GNWs/酶表面，室温晾干;取5μL 0.5%的戊二醛滴涂覆到GNWs/酶/壳聚糖表面，室温晾干Ih;将电极浸泡在pH 7.0的0.1MPBS缓冲液中，4 °C过夜以去除电极上残余的葡萄糖氧化酶;4 0C保存在pH7.0的0.1M PBS缓冲液中。
[0061 ] 实施列5
[0062]本实施例提供一种三维石墨烯葡萄糖传感器的制备方法，具体步骤如下:
[0063]1.采用PECVD法生长三维石墨烯:将40μπι厚的铜箔水平放置在生长炉的玻璃管中，先后经过升温、退火、生长三个步骤。条件分别为:升温:40min升温至600°C，氢气= 15sCCm;退火:50min，维持700°C，氢气= 15sccm;生长:80min，维持700°C，甲烷:氢气= 8:8sccm，射频= 300mw;生长结束后关闭射频和甲烷，氢气设置到6sCCm，打开风扇快速降温，最后轻柔地取出生长有石墨烯墙的铜箔。
[0064]2.三维石墨烯转移至PET基材:配制0.3M的Fe (N03) 3铜刻蚀液，然后将铜箔裁剪为1.0cm*l.0cm的小块置入溶液表面，以生长有石墨烯墙的一面朝上，室温条件下过夜以充分刻蚀铜箔。然后，用经等离子处理(暴露PET表面的亲水基团，方便与石墨稀墙贴合)的3cm*3cm PET膜将漂浮的石墨稀墙捞起，将石墨稀墙转移至超纯水中30min*5次以充分清除残余的铜、铁等金属离子。然后，PET捞起清洗过的石墨稀墙并放入烘箱中在80 °C*60min的条件下烘干，使石墨烯墙与PET牢固贴合。
[0065 ] 3.采用丝网印刷法印制电极:先将Ag/AgC I油墨印制在PET上作为参比电极，90 °C烘烤15分钟；然后，将碳油墨印制在PET上作为工作电极和对电极，100°C范围内烘烤25分钟;再在工作电极表面再印制一层绝缘浆料，90 0C烘烤20分钟;最后将三电极分别接上导电银丝引出电路。
[0066]4.等离子体修饰石墨烯纳米墙:分为正常对照组和等离子体处理组，所采用等离子体方法对石墨稀纳米墙表面进行修饰，所用的处理条件为:氧流量为30sccm，气压为Imbar，500￥中档处理10111；[11 ；
[0067]5.三维石墨烯电极表面功能化:称取1.5g壳聚糖溶于10ml 1.5%的乙酸溶液中，室温以250转/分钟搅拌3h以配制壳聚糖溶液;吸取1yL葡萄糖氧化酶溶液(浓度为300IU/mL)滴涂到GNWs上，室温晾干;取10，yL 1.5%壳聚糖溶液滴涂到GNWs/酶表面，室温晾干;取1yL 1.0%的戊二醛滴涂覆到GNWs/酶/壳聚糖表面，室温晾干Ih;将电极浸泡在pH 7.0的
0.1M PBS缓冲液中，4°C过夜以去除电极上残余的葡萄糖氧化酶;40C保存在pH7.0的0.1MPBS缓冲液中。
【主权项】
1.一种葡萄糖传感器的制备方法，采用石墨烯纳米墙作为负载骨架，所述石墨烯纳米墙采用等离子体增强化学气相沉积法(PECVD)制备，铜箔先后进行升温、退火、生长步骤;其中，升温条件为30?90min升温至500?800°C，氢气=5?30sccm;退火条件为30?90min，维持600?800°C，氢气=5?15sccm;生长条件为600?800°C维持60?120min，甲烷:氢气为4:8sccm，射频为200?500mw;关闭射频和甲烷，氢气设置为2?20sccm，降温后取出生长有石墨烯墙的铜箔;将石墨烯纳米墙转移到聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)后，采用丝网印刷法印制三电极后，对电极进行表面功能化将葡萄糖氧化酶负载到三维石墨稀纳米墙。2.如权利要求1所述的葡萄糖传感器的制备方法，所述表面功能化步骤为:a)将100-800IU/ml的葡萄糖氧化酶溶液负载到三维石墨烯纳米墙，晾干;b)将0.3-3.5的%壳聚糖溶液滴覆到三维石墨烯/葡萄糖氧化酶表面;c)将0.25-2^%的戊二醛固定到三维石墨烯墙/酶/壳聚糖表面，晾干，d)采用PBS溶液清洗电极并保存。3.如权利要求2所述的葡萄糖传感器的制备方法，所述PBS溶液浓度为0.1Μ，ρΗ= 7.0，清洗和保存温度为2-8 °C。4.如权利要求1或2所述的葡萄糖传感器的制备方法，采用丝网印刷法印制电极步骤为:a)将Ag/AgCl油墨印制在PET上作为参比电极，在60-100 °C范围烘烤5-25分钟，b)将碳油墨印制在PET上作为工作电极和对电极，在80-120°C范围烘烤15-30分钟，c)在工作电极表面再印制一层绝缘浆料，在50-90 °C范围内烘烤5-20分钟，d)将三电极分别接上导电银丝引出电路。5.如权利要求1所述的葡萄糖传感器的制备方法，包括以下步骤: (1)石墨稀墙的制备 采用PECVD法，将厚度为Ιμπι?ΙΟΟμπι的铜箔水平放置在生长炉的玻璃管中，先后经过升温、退火、生长三个步骤;其中，升温过程为30?90min升温至500?800°C，氢气=5?30sccm;退火过程为30?90min，维持600?800°C，氢气=5?15sccm;生长过程为60?120min，维持600?800°C，甲烧:氢气=4:8sccm，射频=200?500mw；生长结束后关闭射频和甲烷，氢气设置到2?20sccm，打开风扇快速降温，最后轻柔地取出生长有石墨稀墙的铜箔； (2)石墨烯墙的转移 a)配制浓度为0.1M?0.5M的Fe(NO3)3铜刻蚀液，b)将铜箔裁剪成尺寸为0.2cm*0.2cm?3cm*3cm不等的小块置入溶液表面，以生长有石墨烯墙的一面朝上，室温条件下过夜以充分刻蚀铜箔，c)用经等离子处理的尺寸为0.2cm*0.2cm?3cm*3cm不等的PET膜将漂浮的石墨稀墙捞起，将石墨稀墙转移至超纯水中30min*3?5次以充分清除残余的铜、铁等金属离子，d)用PET捞起清洗过的石墨稀墙并放入烘箱中在80?150 °C*5?60min的条件下烘干，使石墨烯墙与PET牢固贴合； (3)电极的制备 采用丝网印刷法印制电极，a)将Ag/AgCl油墨印制在PET上作为参比电极，在60-100 °C范围烘烤5-25分钟，b)将碳油墨印制在PET上作为工作电极和对电极，在80-120 °C范围烘烤15-30分钟，c)在工作电极表面再印制一层绝缘浆料，在50-90 °C范围内烘烤5-20分钟，d)将三电极分别接上导电银丝引出电路； (4)传感器电极的表面功能化 a)配置浓度为100-800IU/ml的葡萄糖氧化酶溶液，将2-20yL葡萄糖氧化酶溶液负载到三维石墨烯纳米墙上，室温晾干，b)将2-20yL，浓度为0.3-3.5%壳聚糖溶液滴覆到三维石墨烯/葡萄糖氧化酶表面，c)将浓度为0.25-2%的戊二醛固定到三维石墨烯墙/酶/壳聚糖表面，室温晾干一段时间，d)清洗电极上残余的葡萄糖氧化酶并保存;在清洗和保存的过程中所用到的PBS溶液浓度均为0.1M，pH= 7.0，处理的温度均为2_8°C。
【文档编号】G01N27/327GK105973962SQ201610261475
【公开日】2016年9月28日
【申请日】2016年4月25日
【发明人】陈前伟, 冯华, 陈志 , 谭亮, 孙泰, 魏大鹏
【申请人】陈前伟, 中国人民解放军第三军医大学第附属医院, 中国人民解放军第三军医大学第一附属医院