[发明专利]一种葡萄糖传感电极及其制备方法和应用

说明书

本发明属于电化学领域，尤其涉及一种葡萄糖传感电极及其制备方法和应用。本发明提供的葡萄糖传感电极包括：导电玻璃层；复合在导电玻璃层表面的Cu₂O层；复合在Cu₂O层表面的Cu‑BTC金属有机骨架材料。本发明提供的葡萄糖传感电极具有较高的光电转化效率。本发明还提供了一种葡萄糖光电化学检测方法，将所制备的葡萄糖传感电极应用于葡萄糖的光电化学检测可有效提高葡萄糖检测的灵敏度，拓宽葡萄糖检测的线性区间，并且可以实现较低的检出限。实验结果表明：以本发明提供的葡萄糖传感电极作为工作电极对样品进行葡萄糖检测时，检测灵敏度可达4.029μA/μM，线性区间拓宽为0.1～150μM，检出限可低至为0.06μM。

技术领域

本发明属于电化学领域，尤其涉及一种葡萄糖传感电极及其制备方法和应用。

背景技术

据国际糖尿病联合会(IDF)统计，2015年全球有4.15亿糖尿病患者，即平均每11人中就有一名患者，并预计到2040年患病人次将继续增长至6.42亿。尤其是在中低收入的发展中国家和地区，这一增长趋势更加明显。持续的高血糖会损害人体的各种组织、脏器，如造成心血管疾病、肾功能衰竭、截肢、失明等。资料显示，糖尿病及其并发症的致死人数甚至超过了艾滋病、结核病、疟疾的总和。遏制糖尿病的全球蔓延已经成为21世纪的一个重要课题。

血糖监测是控制和预防糖尿病的一个重要环节。作为一种常用的葡萄糖检测方法之一，电化学检测方法相比其他方法(如比色法，色谱法等)具有仪器简单，选择性高，响应快速，灵敏度高等优点。根据电极传感材料的不同，可分为含酶和无酶传感电极两大类。值得指出的是，基于过渡金属氧化物(如铁、钴、镍、铜等氧化物)的电极材料近年来受到研究人员广泛的关注。这一类无酶且不含贵金属的葡萄糖传感电极既保持了良好的葡萄糖检测选择性和灵敏度，同时又避免了酶在特定温度或pH条件下易失活的不足。另外，过渡金属材料价格低廉，原料丰富易得，有着很好的应用前景。

如四川大学Xiao Dan等人利用电纺丝技术在FTO玻璃上承载CuO纳米纤维，其葡萄糖检测的灵敏度为873μA/mM·cm²，检测区间在0.2μM～1.3mM(Liu G,Zheng B,Jiang Y,etal.Improvement of sensitive CuO NFs–ITO nonenzymatic glucose sensor based onin situ electrospun fiber[J].Talanta,2012,101:24-31.)。该材料抗干扰性良好且具有超低的检出限(低至40nM)，但是检测灵敏度仍有待提高。

又如中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所的Feng Xinjian等人在Journalof Materials Chemistry B杂志上报道了一种利用电化学方法沉积在FTO玻璃上的Cu/Cu₂O复合电极材料，这种材料对葡萄糖检测具有较好的灵敏度(1434.12mA/cm²·mM)和选择性，检出限为1.6μM(S/N＝3)，线性范围最高可至40mM(Cheng X,Zhang J,Chang H,etal.High performance Cu/Cu₂Onanohybridelectrocatalyst for nonenzymatic glucosedetection[J].Journal of Materials Chemistry B,2016,4(27):4652-4656.)。在这项工作中，虽然材料表现出了较高的检测灵敏度，但是检出限远低于前者。这意味着在相同浓度的血糖检测条件下，后者可能需要使用更多的血清样品。

因此，为了微量、快速、准确的检测血糖浓度，需要一种既有良好灵敏度、抗干扰性和稳定性，同时又有较低检测限的葡萄糖传感电极。

发明内容