一种氧化亚铜纳米复合材料及其制备和作为仿生酶的应用

本发明属于功能性纳米材料领域，特别涉及一种氧化亚铜纳米复合材料及其制备和作为仿生酶的应用。

背景技术：

1、葡萄糖是生物系统中一种重要的中间体，为生命活动提供基本能量，但血液中葡萄糖的浓度过高会导致糖尿病，这是一种危害人类健康的严重慢性疾病。如果治疗不当，可能会导致严重的并发症，例如肾衰竭、失明、心脏病、中风和肢体截肢。到目前为止，医学界尚未找到可以彻底治愈糖尿病的方法，临床上主要采取控制和预防的方法，实时、准确、连续监测血糖浓度，并根据患者的血糖浓度决定胰岛素的注射量，从而有效降低糖尿病患者并发症的发生。因此，开发一种快速、准确、稳定的葡萄糖传感器具有重要意义

2、电化学葡萄糖传感器由于较低成本和快速操作等优点，正在被广泛地研究。基于无酶的葡萄糖传感器以金属及其氧化物纳米材料为传感核心，具有稳定性高、结构简单、易于大规模生产的优点。然而，无酶葡萄糖传感器在碱性环境下才具有良好的检测性能，在生理条件下的检测性能会急剧下降，甚至不能满足使用需求。亟需开发一种在生理条件下能够满足检测要求的无酶葡萄糖传感器。

技术实现思路

1、针对现有技术的缺陷，本发明所要解决的技术问题是提供一种氧化亚铜纳米复合材料及其制备和作为仿生酶的应用，解决现有技术中无酶葡萄糖传感器不能在生理条件下满足检测需求的问题。

2、本发明的一种氧化亚铜纳米复合材料，所述材料包括氧化亚铜和分布在所述氧化亚铜表面的金铂合金颗粒；其中所述氧化亚铜为菱形十二面体状。

3、所述氧化亚铜的粒径为100～500nm。

4、本发明的一种氧化亚铜纳米复合材料的制备方法，包括：

5、(1)将聚乙烯吡咯烷酮和氧化亚铜溶液混合，调节ph为8-9，得到混合溶液；

6、(2)将金源、铂源和步骤(1)混合溶液混合，再加入还原剂，反应，离心，洗涤，得到沉淀物；

7、(3)将步骤(2)沉淀物冻干，氮气保护下保温，得到氧化亚铜纳米复合材料。

8、上述制备方法的优选方式如下：

9、所述步骤(1)中氧化亚铜溶液的溶剂为乙醇；混合溶液中聚乙烯吡咯烷酮的浓度为0～3mm；混合溶液中氧化亚铜的浓度为3～6.5mg/ml。

10、进一步地，所述混合溶液中聚乙烯吡咯烷酮的浓度为1～3mm。

11、所述步骤(2)中金源或铂源能溶解在乙醇，且具有氧化性，能够被还原成金属态均可。如金源为氯金酸、氯金酸钾、氯金酸钠中的一种或几种；所述铂源为氯铂酸、氯铂酸钾、氯铂酸钠中的一种或几种；所述还原剂为水合肼；所述金源中金原子与氧化亚铜的质量(1.5-10)：100；所述铂源中铂原子与氧化亚铜的质量(1.5-10)：100。

12、进一步地，所述铂原子与金原子总和与氧化亚铜的质量比(3-10):100。

13、贵金属原子(铂与金总和)与氧化亚铜的质量比低于3:100，表面只有极少量的贵金属，其监测葡萄糖能力很低。贵金属原子(铂与金总和)与氧化亚铜的质量比高于10:100，会导致溶液体系变成酸性，导致氧化亚铜发生歧化反应，生成cu2+和金属铜。

14、所述步骤(2)中反应为常温搅拌反应至溶液不再变色。

15、所述步骤(3)中氮气保护下保温具体为：先通氮气0.5～1.5h，通入氮气速率是50-100l/h，再升温至100-400℃，保温1-3h。

16、所述步骤(3)中保温温度为100-400℃，时间为1-3h。

17、本发明的一种所述氧化亚铜纳米复合材料作为仿生酶的应用。

18、本发明的一种葡萄糖检测传感器，所述含所述氧化亚铜纳米复合材料。

19、所述检测传感器包括工作电极，辅助电极和参考电极，所述工作电极表面从下往上依次修饰有所述氧化亚铜纳米复合材料仿生酶和nafion膜。

20、本发明的一种所述葡萄糖检测传感器在检测体液葡萄糖浓度中的应用。

21、有益效果

22、本发明制备的仿生酶能够在中性环境中检测葡萄糖，克服了大部分无酶葡萄糖传感器在在生理条件下的检测性能低下的问题。该仿生酶制备的葡萄糖传感器可以检测汗液或泪液中的葡萄糖。该仿生酶的制备方法，可以防止氧化亚铜发生歧化或氧化反应。

技术特征：

1.一种氧化亚铜纳米复合材料，其特征在于，所述材料包括氧化亚铜和分布在所述氧化亚铜表面的金铂合金颗粒；其中所述氧化亚铜为菱形十二面体状。

2.根据权利要求1所述复合材料，其特征在于，所述氧化亚铜的粒径为100～500nm。

3.一种氧化亚铜纳米复合材料的制备方法，包括：

4.根据权利要求3所述制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中氧化亚铜溶液的溶剂为乙醇；混合溶液中聚乙烯吡咯烷酮的浓度为0～3mm；混合溶液中氧化亚铜的浓度为3～6.5mg/ml。

5.根据权利要求3所述制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中金源为氯金酸、氯金酸钾、氯金酸钠中的一种或几种；所述铂源为氯铂酸、氯铂酸钾、氯铂酸钠中的一种或几种；所述还原剂为水合肼；所述金源中金原子与氧化亚铜的质量(1.5-10)：100；所述铂源中铂原子与氧化亚铜的质量(1.5-10)：100。

6.根据权利要求3所述制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中反应为常温搅拌反应至溶液不再变色。

7.根据权利要求3所述制备方法，其特征在于，所述步骤(3)中氮气保护下保温具体为：先通氮气0.5～1.5h，通入氮气速率是50-100l/h，再升温至100-400℃，保温1-3h。

8.一种权利要求1所述氧化亚铜纳米复合材料作为仿生酶的应用。

9.一种葡萄糖检测传感器，其特征在于，所述含权利要求1所述氧化亚铜纳米复合材料。

10.一种权利要求9所述葡萄糖检测传感器在检测体液葡萄糖浓度中的应用。

技术总结
本发明涉及一种氧化亚铜纳米复合材料及其制备和作为仿生酶的应用，所述材料包括氧化亚铜和分布在所述氧化亚铜表面的金铂合金颗粒。本发明制备的复合材料作为仿生酶，能够在中性环境中检测葡萄糖，克服了大部分无酶葡萄糖传感器在在生理条件下的检测性能低下的问题。

技术研发人员：叶长青,吴幸,余贵玲,叶海峰
受保护的技术使用者：华东师范大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13