[发明专利]一种光催化型葡萄糖微电极传感器及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及电化学检测领域，特别是涉及一种光催化型葡萄糖微电极传感器及其制备方法。

背景技术

传统的葡萄糖微电极传感器通过葡萄糖氧化酶对电极进行修饰，在葡萄糖微电极传感器检测血糖时对氧气有一定依赖性，且检测必须在较高电位才能够进行，从而共存的电活性物质可能引起一系列的副作用。

近年来，纳米科学领域已经成为新世纪的科学前沿，它将改变人类的生产和生活方式。同时，纳米科技在基础科学方面向人们提出许多新的挑战，促进基础科学的发展。半导体量子点是半导体纳米材料的典型结构，它已经在信息技术领域发挥重要作用。由于量子尺寸效应和表面效应，半导体量子点己成为人们研究的热点。人们制备量子点和研究其性质的努力已经进行了二十多年，取得了巨大进展。量子点是一种由II-VI族和III一族元素组的纳米颗粒，它具有尺寸依赖的电学和光学性能，在发光二极管，非性光学，太阳能电池，生命科学等领域有广泛的应用。目前制得的半导体量子点材料，主要有以下几大类：(1)IV族量子点材料，如：Si、Ge；(2)III-V族量子点材料，如：InAs、GaSb、GaN等量子点；(3)II-VI族量子点材料，如：CdSe、ZnSe、CdTe等量子点。

由于半导体纳米量子点具有独特的光电性质，宽的光吸收光谱、窄且可调节发射光谱、高光电稳定性等，以及高表面活性等优点，使得他们易于分析物质发生反应并产生相应的信号，因此，半导体纳米量子点在生物传感器领域应用范围越来越大。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种光催化型葡萄糖微电极传感器及其制备方法，用于解决现有技术中问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明利用半导体量子点在特定波长下具有最大光吸收，电子发生跃迁产生光电流，将量子点作为光敏元件固定到酶电极上，从而制备光催化型葡萄糖微电极传感器。

本发明第一方面提供一种光催化型葡萄糖微电极传感器，包括基材，所述基材上设有工作电极、对电极和参比电极，所述工作电极的工作区域上设有半导体量子点修饰层和葡萄糖氧化酶修饰层，所述基材中设有微光纤，所述微光纤所传输的光垂直穿过工作电极，所述半导体量子点为CdSe@CdS半导体量子点。

优选的，所述工作电极、对电极和参比电极各自设有一个与其对应的针脚，所述各针脚均位于微电极传感器的顶端。

优选的，所述各电极（工作电极、对电极、参比电极）互相之间绝缘，并依照工作电极、对电极、参比电极的顺序自微电极传感器的末端至顶端依次排列。

优选的，所述微电极传感器表面设有一层生物相容性保护层。具体指整个微电极传感器表面（包括各电极表面），均设有一层生物相容性保护层。

更优选的，所述生物相容性保护层的材质为有机硅酮。

进一步优选的，所述生物相容性保护层为有机硅酮，例如二甲基硅氧烷及其亲水改性物。

生物相容性保护层可以调节葡萄糖的透过；可以保护修饰层不脱落；可以使得该传感器由好的生物相容性，减小人体的免疫排斥反应。

优选的，所述工作电极为铟锡氧化物（ITO，Indium tin oxide）导电玻璃电极。

本发明中对铟锡氧化物中SnO₂:In₂O₃比例并无特殊要求。

优选的，铟锡氧化物中SnO₂:In₂O₃比例为通常质量比，即SnO₂:In₂O₃的质量比为1：9。

优选的，所述对电极为铂电极。

优选的，所述参比电极为Ag/AgCl电极。

优选的，所述微光纤所传输的光的波长范围为350-1250nm。优选为580nm-680nm。

优选的，所述半导体量子点的粒径范围为4-10nm。

优选的，所述工作电极的工作区域上，还设有碳纳米管修饰层。

更优选的，所述工作电极的工作区域上，各修饰层的顺序为，先修饰一层碳纳米管，再修饰一层半导体量子点，再修饰一层葡萄糖氧化酶。

优选的，所述微电极传感器的厚度为0.05-1mm，工作电极的工作区域面积为2-10mm²，对电极的工作区域面积为2-15mm²，参比电极的工作区域面积为1-10mm²。