[发明专利]葡萄糖的无酶电化学晶体管传感器及其对葡萄糖的检测方法

说明书

本发明涉及的是一种基于晶体管结构的应用于非侵入式葡萄糖检测的无酶电化学传感器，包括源极和漏极、栅极；源极和漏极均设置在金层和铬层上，金层重叠于铬层上方，源极和漏极之间的沟道为利用湿法转移的物理气相沉积生长的单层石墨烯；栅极是金和石墨烯共沉积修饰的玻碳电极。本发明所述的电化学晶体管传感器对葡萄糖的检测有非常高的灵敏度，低检测限，宽检测范围的特点，能够实现对体液葡萄糖的快速检测。

技术领域

本发明涉及的是一种葡萄糖检测方法，具体是利用基于金/石墨烯复合纳米材料的无酶电化学晶体管传感器对葡萄糖实现高灵敏检测。

背景技术

糖尿病与心血管疾病、肿瘤并称威胁人类健康的三大杀手，是一种常见的慢性病。因此,发展一种高灵敏度、高选择性及低成本的葡萄糖传感器十分重要。而近年来，电化学晶体管传感器作为一种新的电化学检测手段，由于其固有的放大特性而具有较高的灵敏度，被认为是很有前景的一种电分析检测手段。目前研究最多的葡萄糖传感器都属于酶传感器，其具有高的灵敏度和选择性，然而由于酶的活性随时间延长而降低，且易受pH值、环境温度等条件影响，降低了此类葡萄糖传感器应用的长期性、稳定性和准确性。因此，基于金属纳米材料的无酶葡萄糖传感器研究为血糖的检测开辟了一条新的途径。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术存在的不足而提供一种基于电化学晶体管技术的葡萄糖传感器，实现对葡萄糖快速富集和检测，具有高灵敏度，低检测限，宽检测范围的特点。

本发明为解决上述提出的问题所采用的技术方案为：

葡萄糖的无酶电化学晶体管传感器，包括源极、漏极和栅极；其中源极、漏极设置在金层和铬层上，金层重叠于铬层上方(见图1)，源极、漏极之间为该电化学晶体管传感器沟道，沟道为湿法转移的物理气相生长的单层石墨烯；所述电化学晶体管传感器的栅极为金和石墨烯共沉积修饰的玻碳电极。

按上述方案，铬层的厚度控制在0.3-1nm，金层的厚度控制在30-100nm。

本发明还提供一种上述葡萄糖的无酶电化学晶体管传感器的制备方法，主要步骤如下：

第一步，在基底上镀上铬层和金层，金层重叠于铬层上方，作为电化学晶体管传感器的电极，分别选定源极、漏极，源极、漏极之间为该电化学晶体管传感器沟道；

第二步，采用湿法转移将单层石墨烯转移到第一步所得电化学晶体管传感器的沟道上，得到以单层石墨烯作为沟道的电化学晶体管传感器的源极、漏极及沟道；

第三步，通过高电位的恒电位沉积法在清洗干净的玻碳电极上电沉积金和石墨烯的纳米复合粒子，和第二步所得的源极、漏极和沟道共同作为组合，从而得到检测葡萄糖的电化学晶体管传感器。

按上述方案，第一步中的基底主要为玻璃基底等，镀铬和镀金均可采用蒸发镀膜法等。其中，铬与玻璃的粘附性好，优选在玻璃基底上镀铬，然后在铬上镀金。

按上述方案，第一步中，铬层的厚度控制在为0.3-1nm左右，金层的厚度控制在为30-100nm。

按上述方案，第二步中的湿法转移具体操作操作为：在铜基底的单层石墨烯上旋涂聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)薄膜以保护单层石墨烯的完整性，然后放于铜刻蚀液的上表面完全刻蚀铜基底，得到旋涂有PMMA薄膜的单层石墨烯；用第一步所得电化学晶体管传感器捞起旋涂有PMMA薄膜的单层石墨烯，然后浸泡在丙酮中溶解单层石墨烯上的PMMA薄膜，从而实现将单层石墨烯转移到第一步所得电化学晶体管传感器的沟道上。

按上述方案，第三步中，电沉积金和石墨烯纳米复合粒子在HAuCl₄和氧化石墨烯的悬浊液中进行，HAuCl₄的浓度为1-10mM，氧化石墨烯的浓度为0.1-0.5mg/ml，以水为溶剂。