[发明专利]血糖传感器的电极元件及其制备方法、血糖传感器

说明书

本发明涉及一种血糖传感器的电极元件及其制备方法、血糖传感器。所述电极元件包括工作电极，所述工作电极包括石墨烯复合层，所述石墨烯复合层包括3D石墨烯以及负载于所述3D石墨烯中的纳米材料，所述纳米材料中含有金属元素。其制备方法包括以下步骤：提供柔性衬底和纳米材料，其中所述纳米材料含有金属元素；在所述柔性衬底上形成3D石墨烯预制电极；再将纳米材料负载于所述3D石墨烯预制电极中，形成工作电极，得到电极元件。本发明的电极元件对血糖的检测灵敏度高、检测范围宽、响应速度快，且电极元件可承受一定程度的变形，稳定性好，适用于可穿戴式血糖传感器。

技术领域

本发明涉及电化学传感器技术领域，特别是涉及血糖传感器的电极元件及其制备方法、血糖传感器。

背景技术

目前，血糖传感器可以分为含酶和非酶两大类。其中，含酶血糖传感器以固定化酶作为血糖传感器的工作电极，具有高灵敏度、高选择性的优点，可快速可靠检测葡萄糖的含量，但是，因酶在环境中的不稳定性限制了其在血糖检测中的应用。而非酶葡萄糖传感器是以碳纳米管、金属、金属氧化物以及金属合金等纳米材料作为血糖传感器的工作电极代替酶检测葡萄糖的含量，但是，其受限于工作电极的催化性能和制备过程。而且，传统的电极元件均不适合可穿戴式血糖传感器。

发明内容

基于此，有必要针对血糖传感器问题，提供一种血糖传感器的电极元件及其制备方法、血糖传感器；所述电极元件对血糖的检测灵敏度高、检测范围宽、响应速度快，且该电极元件可承受一定程度的变形，稳定性好，适用于可穿戴式血糖传感器。

一种血糖传感器的电极元件，所述电极元件包括工作电极，所述工作电极的包括石墨烯复合层，所述石墨烯复合层包括3D石墨烯以及负载于所述3D石墨烯中的纳米材料，所述纳米材料中含有金属元素。

在其中一个实施例中，所述纳米材料包括金属、金属氧化物、金属化合物的至少一种。

在其中一个实施例中，所述纳米材料包括金属铜、氧化亚铜或者氧化铜中的至少一种。

在其中一个实施例中，所述电极元件还包括柔性衬底，所述工作电极设置于所述柔性衬底上。

在其中一个实施例中，所述柔性衬底的材料包括聚二甲基硅氧烷、聚氨酯弹性体、聚三亚甲基碳酸酯中的一种。

在其中一个实施例中，所述电极元件还包括设置于所述柔性衬底上的参比电极和辅助电极，所述工作电极、所述参比电极和所述辅助电极相互间隔。

上述电极元件中，工作电极包括石墨烯复合层，其中，石墨烯复合层中的3D石墨烯具有二维石墨烯优异的化学性能以及更大的比表面积，可以负载更多的纳米材料，且3D石墨烯的网络结构电荷转移电阻更低、电子传递速度更快，从而，可提高工作电极在人体葡萄糖检测中的灵敏度和检测极限。

同时，3D石墨烯具有比二维石墨烯更加优良的柔韧性，一般程度的扭曲、拉伸等变形不会影响其性质和特性，从而使工作电极具有柔韧性。进而，将该工作电极设置于柔性衬底上得到的电极元件满足可穿戴式血糖传感器的要求。

一种血糖传感器的电极元件的制备方法，包括以下步骤：

提供柔性衬底和纳米材料，其中所述纳米材料含有金属元素；

在所述柔性衬底上形成3D石墨烯预制电极；

再将纳米材料负载于所述3D石墨烯预制电极中，形成工作电极，得到电极元件。

在其中一个实施例中，在所述柔性衬底上形成所述3D石墨烯预制电极的方法包括：

提供一高分子薄膜；

采用激光直写方法在所述高分子薄膜上形成3D石墨烯预制电极；

将所述3D石墨烯预制电极转印至所述柔性衬底上。