[发明专利]一种纳米柔性血糖微传感器及其制备方法

说明书

本发明公开了一种纳米柔性血糖微传感器及其制备方法，包括：柔性基底、环氧树脂层、电极结构、葡萄糖氧化酶膜层。柔性基底具有良好的温度适应性(‑10‑300℃)，电极结构导电性能优异且抗酸碱腐蚀，葡萄糖氧化酶负载微沟道(沟道长度小于10mm，宽度10μm‑500μm)为纳米材料织构组成，柔韧性好，灵敏度高，在葡萄糖浓度(0.5‑30mmol/L)范围呈现线性相关性，具有良好的可逆性与重复性，亲水耐磨薄膜具有良好的离子透过特性、强的吸水特性与保护敏感层的作用。本发明无毒无害，接触人体皮肤舒适不过敏，其总体结构不超过小于1cm²，可通过电流响应实现人体血液血糖值(0.5‑30mmol/L)的原位实时测量与分析。

技术领域

本发明属于电化学传感器的制备领域，尤其是涉及一种纳米柔性血糖传感器及其制备方法，用于实现对人体血糖的原位实时检测与分析，并确保传感器适合人体长期佩戴与稳定工作，能实现无创或微创血糖监测，并满足了糖尿病的大范围血糖监测。

背景技术

血糖与人体健康息息相关，长期高血糖会引起各种并发症(如尿毒症、肢体坏死、失明等)，而低血糖会造成晕厥、心慌无力等后果，因此血糖检测对人体健康有着重要意义。但传统血糖测试设备体积庞大，耗时长，不能实现实时精确检测，限制了在家庭中的推广和使用。庞大的市场需求促使科研人员研发一种高效廉价、精确便携的血糖检测设备。

现有非光学型血糖传感器研究主要集中在材料改性、表面修饰、复合电极等方面，李等在论文《Flexible chitosan/carbon nanotubes aerogel,a robust matrix forin-situ growth and non-enzymatic biosensing applications》中提到对碳纳米管进行改性，采用冰模版法将碳纳米管与壳聚糖组装在一起作为敏性材料在柔性基底上制备血糖传感器，但测试过程需要参比电极，测试环境要求为碱性溶液。在柔性传感器阵列方面设计，Wei Gao等在论文《Fully integrated wearable sensor arrays for multiplexed insituperspiration analysis》中提到柔性一体化传感阵列设计，将葡萄糖、钠钾离子、pH值传感微型器件合并在同一柔性衬底上，设计工艺复杂，不利于实现产品大规模生产制造。综合考虑现有葡萄糖传感器普遍存在一系列问题：1，使用效用低，结构设计复杂，体积大，难以实现便携可穿戴功能；2，工艺繁琐，器件成本过高；3，检测精度较低，难以实现实时原位监测；4，测试环境要求高；5，血糖响应范围窄，难以满足糖尿病人的大范围血糖浓度的监测。

发明内容

针对实际使用时存在的上述问题，本发明设计了一种纳米柔性血糖传感器及其制备方法，通过传感微沟道结构与亲水耐磨层的结合，可以实现微量分析与快速监测，并可满足传感器的高效廉价和小体积高集成的要求，同时通过选用对皮肤无毒无害且体感舒适好的材料制备传感器，避免了作用层与皮肤接触带来的人体不适与材料损坏。测试环境简单，通过电流响应实时分析血糖变化，工艺简单，成本低廉。

本发明通过以下技术手段实现上述技术目的。

一种纳米柔性血糖传感器的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一：碳纳米管成膜

按照0.1-0.3mg/mL浓度称取碳纳米管，将其置于体积比3：1质量分数95-98％浓硫酸与质量分数65-68％浓硝酸的混合酸中，在110℃下搅拌45-90min，离心去上清液、调节pH至中性；平铺30-60℃下蒸干水分，得到羧基化碳纳米管薄膜；

步骤二：葡萄糖传感材料制备

利用磁控溅射在步骤一制得薄膜上制备氧化锌，靶材选用氧化锌，溅射气压为1pa，靶基距5-10cm，溅射功率50-300W，用氩气作为保护气，基片温度为常温，溅射20-90min；在该材料上喷涂5-30μL葡萄糖氧化酶溶液，所制得传感材料与微沟道大小相同；葡萄糖氧化酶溶液浓度为1-40mg/mL；