[发明专利]一种荧光葡萄糖传感器

说明书

技术领域

本发明涉及电化学检测，特别是涉及一种荧光葡萄糖传感器。

背景技术

20世纪80年代开始出现以光学信号检测指标的生物传感器，形成了光纤生物传感器。光纤生物传感技术在医学、生物工程、食品工业和环境监控等方面都有着广阔的应用前景。光纤葡萄糖传感器在临床诊断，尤其是糖尿病的诊断和基础医学研究等领域中有着极其广泛的应用前景。目前对于葡萄糖的各种检测方法都有灵敏度不高，响应较慢等缺点，不能满足实际需要，因此很有必要研究一种灵敏度高，且响应快的检测方法。传统的基于荧光猝灭效应的光纤葡萄糖生物传感器采荧光分子作为荧光试剂。荧光分子需多个激发波长，且激发光谱窄，而半导体纳米量子点具有独特的光电性质，宽的光吸收光谱，且与荧光分子比较量子点具有良好的光化学稳定性，可以耐受更强的激发光和更长的光发射周期。

半导体量子点是半导体纳米材料的典型结构，它已经在信息技术等领域发挥重要作用。由于量子的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。

半导体纳米量子点具有同时具有高光电稳定性以及高表面活性。这些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的应用范围越来越大。

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荧光葡萄糖传感器，用于解决现有技术中的问题。

本发明利用半导体量子点在特定波长下具有最大光吸收，通过电子进行往返跃迁产生进而产生荧光，将量子点作为光敏元件固定到酶电极上，从而制备荧光葡萄糖微传感器。

本发明第一方面提供一种荧光葡萄糖传感器，包括基材，所述基材上设有工作区域，所述工作区域为铟锡氧化物（ITO，透光材料），所述工作区域的表面设有半导体量子点修饰层、葡萄糖阻碍层和酶层，所述工作区域底部设有微光纤和荧光信号采集器，所述微光纤传输光到工作区域表面，所述荧光信号采集器采集工作区域表面修饰的半导体量子点发出的荧光，所述半导体量子点为碲化镉量子点。

优选的，所述传感器表面还设有生物相容性保护层。

更优选的，所述工作区域表面，各修饰层自下而上的顺序为半导体量子点修饰层、葡萄糖阻碍层、酶层；以及生物相容性保护层。

进一步优选的，所述半导体量子点修饰层的厚度为1-10um，葡萄糖阻碍层的厚度为2-50um，酶层的厚度为1-10um；生物相容性保护层的厚度为2-50um，生物相容性保护层的优选厚度为10-40um。

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常见的加成或缩合型有机硅酮及其亲水改性物。

所述工作区域为铟锡氧化物ITO是一种透光材料。其通常质量比为90%In₂O₃，10%SnO₂。

所述工作区域上修饰的半导体量子点的光照由外界特定波长的光经过微光纤到达工作区域表面，半导体量子点受光激发产生的荧光信号被采集后又通过微光纤传输到外界。

优选的，所述微光纤传输光的波长为200-1250nm。

更优选的，所述碲化镉量子点的粒径为2-8nm。其发出的荧光的波长为400-800nm。

优选的，所述葡萄糖阻碍层的材质为聚丙烯胺盐酸盐（PAH）/聚苯乙烯磺酸钠（PSS）。

所述聚苯乙烯磺酸钠（PSS）通过聚丙烯胺盐酸盐（PAH）进行固定。

葡萄糖阻碍层的作用是过滤葡萄糖，防止葡萄糖接触到量子点层。

优选的，所述酶层为葡萄糖氧化酶修饰层。

本发明所提供的葡萄糖传感器，其制备工艺除工作区域外，微光纤、荧光信号采集器的设置均为现有技术，与常规光纤葡萄糖传感器的制备工艺基本相同。本发明的葡萄糖传感器的制备是使用光刻、电铸和注塑技术制作MEMS（微机电系统，Micro-Electro-Mechanic System）模具，利用热模压成型技术进行微塑铸微光纤阵列。

本发明第二方面提供所述荧光葡萄糖传感器的制备方法，包括如下步骤：

a）将经过预处理，带负电荷的工作区域浸入聚丙烯胺盐酸盐（PAH）水溶液中，通过静电吸附作用，使聚丙烯胺盐酸盐结合在工作区域；取出后，用去离子水冲洗干净并用氮气吹干；