有序直立狀多孔石墨烯在制備血糖試紙中的應(yīng)用制造技術(shù)

一種有序直立狀多孔石墨烯在制備血糖試紙中的應(yīng)用，是指以有序直立狀多孔石墨烯作為工作電極，酶液噴涂于工作電極上后，酶液中的葡萄糖脫氫酶被固定在石墨烯壁上，有良好的固定效果，導(dǎo)電介質(zhì)的擴(kuò)散距離短，反應(yīng)速度快，增加了電極對(duì)葡萄反應(yīng)的敏感性，并能有效地?cái)U(kuò)寬血糖試紙的測(cè)試范圍，有利于測(cè)試電流傳遞，從而增大電流區(qū)分度，改善低濃度和高濃度血液樣本的精密度值，測(cè)試濃度范圍為0.5?35mmol/L，精密度控制在2.5%以內(nèi)，檢測(cè)時(shí)間為5s，攝血量為1.0uL。

Application of ordered upright porous graphene in the preparation of blood glucose test paper

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
有序直立狀多孔石墨烯在制備血糖試紙中的應(yīng)用
本專利技術(shù)涉及一種血糖試紙，具體涉及一種有序直立狀石墨烯多孔膜在制備血糖試紙中的應(yīng)用。
技術(shù)介紹
近年來，體外診斷生物傳感器，尤其是葡萄糖生物傳感器越來越受到人們的廣泛關(guān)注，臨床應(yīng)用中具有重要的意義，特別是在監(jiān)控人體血糖方面具有重要價(jià)值，因此，這類傳感器的準(zhǔn)確度要求非常高。目前，血糖試紙主要采用碳電極和金電極作為導(dǎo)電基材，運(yùn)用葡萄糖氧化酶或者葡萄糖脫氫酶進(jìn)行血糖測(cè)試，簡(jiǎn)稱血糖碳條和血糖金條，市面上，大部分血糖試條在測(cè)試低端濃度時(shí)準(zhǔn)確度不夠，或者測(cè)試人群有限，主要是由于血液紅細(xì)胞壓積、血液的干擾物質(zhì)及導(dǎo)電基材造成的測(cè)試誤差。目前，市面上有些血糖產(chǎn)品具備一定的抗壓積干擾，壓積范圍在20-60％之間，壓積超出部分測(cè)試準(zhǔn)確度不夠。例如，中國(guó)專利CN106770573A公開了一種葡萄糖傳感器，其包括測(cè)試紅細(xì)胞壓積的測(cè)試電極，利用葡萄糖脫氫酶、三氯化六氨合釕進(jìn)行血糖測(cè)試，一定程度上降低了紅細(xì)胞壓積的干擾，但是該專利并未指明紅細(xì)胞壓積的測(cè)試范圍。除了使用碳、金、鉑作為試紙的導(dǎo)電基材外，石墨烯或摻雜石墨烯也是非常熱門的導(dǎo)電材料。石墨烯是共價(jià)鍵合的sp2-雜化碳原子二維(2D)單層結(jié)構(gòu)，其排列在六邊形蜂窩網(wǎng)絡(luò)中，具有很多優(yōu)異的特性，如，很大的表面積、高導(dǎo)電性和強(qiáng)斷裂應(yīng)力，這些優(yōu)異的特性使其成為很多科技領(lǐng)域中很好的材料。近年來，石墨烯在電化學(xué)生物傳感器中的應(yīng)用也得到了迅速發(fā)展。宋英攀等的《石墨烯納米復(fù)合材料在電化學(xué)生物傳感器中的應(yīng)用》(化學(xué)進(jìn)展，2012年9月，24(9)：1665-1673)詳細(xì)闡述了利用無機(jī)/有機(jī)納米材料對(duì)石墨烯進(jìn)行修飾，借助不同組分間的協(xié)調(diào)作用，改善石墨烯的電化學(xué)性質(zhì)，為固定氧化酶對(duì)葡萄糖、膽固醇等成分的檢測(cè)顯示出了優(yōu)異的靈敏度和選擇性，但是這種修飾的石墨烯由于其物質(zhì)摻雜會(huì)影響石墨烯本身結(jié)構(gòu)的孔道無序和降低其生物相容性，不利于血糖電解液在其內(nèi)部的擴(kuò)散，擴(kuò)大了反應(yīng)活性中心的距離，降低了電子的傳遞速率，同時(shí)因其修飾工藝復(fù)雜，難以實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的、大批量的原材料產(chǎn)業(yè)化，限制了其實(shí)際使用用途。中國(guó)專利CN104977343B公開了一種基于石墨烯/介孔碳納米復(fù)合材料的高效生物傳感器及其制備方法，其是采用石墨烯/介孔碳納米復(fù)合材料為工作電極，將其插入酶液中，吸附葡萄糖氧化酶，再將0.5％的Nafion層膜材料溶液噴涂到工作電極表面，完成酶的固載及電極修飾，制成生物傳感器。通過這種復(fù)合材料作為酶的載體吸附，其吸附量和穩(wěn)定性會(huì)存在差異，難以制成穩(wěn)定的、無批間差的試紙條。因此，石墨烯因其具有良好的導(dǎo)電性能及結(jié)構(gòu)多樣化，可應(yīng)用于電化學(xué)生物傳感器領(lǐng)域。目前石墨烯主要靠與物質(zhì)摻雜修飾來實(shí)現(xiàn)其功能化，而利用石墨烯的特定結(jié)構(gòu)在電化學(xué)生物傳感器方面的應(yīng)用還很少。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專利技術(shù)所要解決的技術(shù)問題是，針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種有序直立狀多孔石墨烯在制備血糖試紙中的應(yīng)用，利用石墨烯的有序直立狀結(jié)構(gòu)和多孔特點(diǎn)，構(gòu)筑一種立體狀電極，不僅使葡萄糖脫氫酶有良好的固定效果，還能縮短血糖擴(kuò)散到電極表面的時(shí)間，增加試紙的靈敏度。為了解決上述技術(shù)問題，本專利技術(shù)所采用的技術(shù)方案是：一種有序直立狀多孔石墨烯在制備血糖試紙中的應(yīng)用，是指以有序直立狀多孔石墨烯作為工作電極，酶液噴涂于工作電極上后，酶液中的葡萄糖脫氫酶被固定在石墨烯片壁上。上述提及的有序直立狀多孔石墨烯，文獻(xiàn)(XinZhao,et.al，Carbonnanosheetsastheelectrodematerialinsupercapacitors，JournalofPowerSources194(2009)1208–1212)報(bào)道了此石墨烯的結(jié)構(gòu)，其SEM電鏡掃描圖見圖1，該石墨烯的孔徑為0.45-0.7μm，豎立的石墨烯片為1-7層。上述有序直立狀多孔石墨烯，在使用前先經(jīng)過親水處理：將石墨烯浸泡于按體積比3：2混合的2％質(zhì)量濃度的羥乙基纖維素和95％質(zhì)量濃度的無水乙醇的混合液中4-6min。使用時(shí)，該有序直立狀多孔石墨烯通過導(dǎo)電膠黏劑膠粘于試紙的PET基板上，其電阻值低于0.08Ω，其中，該導(dǎo)電膠黏劑按重量份含有聚氮化硫1-50份、聚吡咯5-20份、聚苯胺2-50份，以及其他制備導(dǎo)電膠的常規(guī)助劑。本專利技術(shù)同時(shí)提供一種血糖試紙，該試紙的工作電極為有序直立狀多孔石墨烯構(gòu)成的石墨烯層。本專利技術(shù)中血糖試紙的制備，除工作電極采用有序直立狀多孔石墨烯外，其他同現(xiàn)有技術(shù)。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本專利技術(shù)的有益效果在于：1、采用有序豎直狀多孔石墨烯作為工作電極，一方面，極大增加了反應(yīng)的面積，可采用極小面積的反應(yīng)區(qū)域，圓形直徑不超過0.8mm；另一方面，于石墨烯上噴涂酶液，不會(huì)影響其電子傳輸性能及導(dǎo)電通路結(jié)構(gòu)，介質(zhì)層的電子介體擴(kuò)散到石墨烯表面距離小，使酶液與電子介體反應(yīng)產(chǎn)生的電流迅速傳遞，致使不會(huì)因?yàn)榉磻?yīng)面積的不足，而引起的測(cè)試電流區(qū)分度降低。2、采用有序豎直狀多孔石墨烯作為工作電極，能改變現(xiàn)有技術(shù)中酶液中的葡萄糖脫氫酶吸附于工作電極表面的現(xiàn)狀，利用有序豎直狀多孔石墨烯多孔的特點(diǎn)，葡萄糖脫氫酶能順利進(jìn)入石墨烯內(nèi)部，并通過分子間作用力吸附于直立型石墨片內(nèi)部的側(cè)面片壁，極大增加了酶層的有效面積，因此，能增加工作電極對(duì)葡萄糖脫氫酶的靈敏度。3.采用有序豎直狀多孔石墨烯作為工作電極，能有效地?cái)U(kuò)寬血糖試紙的測(cè)試范圍，有利于測(cè)試電流傳遞，從而增大電流區(qū)分度，改善低濃度和高濃度血液樣本的精密度值，測(cè)試濃度范圍為0.5-35mmol/L，精密度控制在2.5％以內(nèi)，檢測(cè)時(shí)間為5s，攝血量為1.0uL。附圖說明圖1為本專利技術(shù)使用的石墨烯的SEM電鏡掃描圖。圖2為本專利技術(shù)血糖試紙的結(jié)構(gòu)分解示意圖。圖3是本專利技術(shù)組1血糖質(zhì)控濃度-電流值標(biāo)準(zhǔn)曲線圖。圖4是對(duì)照組1血糖質(zhì)控濃度-電流值標(biāo)準(zhǔn)曲線圖。具體實(shí)施方式實(shí)施例1血糖試紙的制備取有序直立狀多孔石墨烯，親水處理后將常規(guī)酶液(重量份組成：葡萄糖脫氫酶15-35份、羥乙基纖維素0.8-20份、D-海藻糖0.1-10份、牛血清白蛋白0.5-5份、EDTA-2Na0.1-10份、PC-3000.1-1份及緩沖液(pH值為4.3-6.8，摩爾濃度為0.05-1.0mol/L)920-984份)均勻涂抹于石墨烯上，按現(xiàn)有技術(shù)烘干，備用。其中，緩沖液為Tris-HCl、KH2PO4-Na2HPO4、檸檬酸-檸檬酸鹽或哌嗪-N,N'-二(2-乙磺酸)倍半鈉鹽，pH值為4.3-6.8，摩爾濃度為0.05-1.0mol/L。按常規(guī)技術(shù)制作介質(zhì)層、抗干擾墊及濾血層。介質(zhì)層膜厚0.05-0.35mm；抗干擾墊膜厚0.05-0.35mm；濾血層膜厚0.15-0.45mm，滲血量為10-35uL/cm2。介質(zhì)層的電子介體采用亞鐵氰化鉀、鐵氰化鉀、二茂鐵甲醇、二茂鐵甲酸、三聯(lián)吡啶釕、氯釕酸銨、氯亞釕酸銨中一種或多種組合，且電子介體摻雜的質(zhì)量分?jǐn)?shù)控制在0.001％-3％之間。以下提及的雙面膠皆為導(dǎo)電膠黏劑。本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
1.一種有序直立狀多孔石墨烯在制備血糖試紙中的應(yīng)用，是指以有序直立狀多孔石墨烯作為工作電極，酶液噴涂于工作電極上后，酶液中的葡萄糖脫氫酶被固定在石墨烯壁上。/n

【技術(shù)特征摘要】
1.一種有序直立狀多孔石墨烯在制備血糖試紙中的應(yīng)用，是指以有序直立狀多孔石墨烯作為工作電極，酶液噴涂于工作電極上后，酶液中的葡萄糖脫氫酶被固定在石墨烯壁上。


2.如權(quán)利要求1所述的應(yīng)用，其中，所述石墨烯的孔徑為0.45-0.7μm。


3.如權(quán)利要求1所述的應(yīng)用，其中，所述石墨烯中豎立的石墨烯片為1-7層。


4.如權(quán)利要求1所述的應(yīng)...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：史丙華，姜志華，全昌云，汪江海，余剛，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：湖南海源醫(yī)療科技股份有限公司，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：湖南;43