[发明专利]碳纳米管/聚苯胺复合纤维基晶体管生物传感器及应用

说明书

本发明涉及生物传感器领域，尤其涉及一种碳纳米管/聚苯胺复合纤维基晶体管生物传感器及应用。碳纳米管/聚苯胺复合纤维基晶体管生物传感器包括源漏电极以及与所述源漏电极相交布置的栅电极；所述源漏电极是通过将导电银浆涂抹在碳纳米管/聚苯胺复合纤维表面而得，所述栅电极是通过固定剂将氧化酶附着于碳纳米管/聚苯胺复合纤维表面而得；所述碳纳米管/聚苯胺复合纤维具有三层结构，最内层为纤维，中间层为碳纳米管，最外层为线性结构的聚苯胺。线性结构的聚苯胺更有利于提高电子的转移和离子的运输，明显提高晶体管的灵敏性能。

技术领域

本发明涉及生物传感器领域，尤其涉及一种碳纳米管/聚苯胺复合纤维基晶体管生物传感器及应用。

背景技术

从1985年，“足球”结构的C₆₀发现，科学家们在此研究下产生了一种更加特殊的结构碳纳米管，碳纳米管的问世使人们在研究导电复合材料领域有了更宽的研究路线。碳纳米管由于其高比表面积，优异的导电性能和力学性能广泛的应用于电性材料领域。纤维基有机电化学晶体管用羧基化多壁碳纳米管作为复合层，来增强纤维导电性的稳定性能。同时聚苯胺具有很好的导电性和机械性能，在很多方面都得到了应用，如超级电容器电极，电磁屏蔽材料，生物传感器等。

将生物体的成份(酶，抗原，抗体，DNA等)或细胞，组织固定化在载体上作为敏感元件的传感器称为生物传感器。近年来，随着生物科学，信息科学，和材料科学发展成果的推动，生物传感器技术飞速发展。生物传感器是体育上耐力项目科学训练的常用设备，已在抗疲劳保健食品检测中普遍应用。但是目前的生物传感器存在的问题就是灵敏度和稳定性的问题。

发明内容

为解决以上问题，本发明的目的是提供一种具有高灵敏性的碳纳米管/聚苯胺复合纤维基晶体管生物传感器及其制备方法和应用。

为实现上述目的，本发明所设计的碳纳米管/聚苯胺复合纤维基晶体管生物传感器的制备方法，包括步骤：

1)包覆碳纳米管纤维的制备：将纤维浸泡在碳纳米管分散液中得到包覆碳纳米管纤维；

2)碳纳米管/聚苯胺复合纤维的制备：将包覆碳纳米管纤维浸泡在酸性溶液中，然后向酸性溶液中滴加苯胺单体和氧化剂溶液，包覆碳纳米管纤维的表面发生聚合反应得到碳纳米管/聚苯胺复合纤维；

3)碳纳米管/聚苯胺复合纤维基晶体管生物传感器的制备：以涂抹有导电银浆的碳纳米管/聚苯胺复合纤维作为源漏电极；以经过氧化酶溶液和全氟磺酸溶液浸泡处理的碳纳米管/聚苯胺复合纤维作为电极；将源漏电极和栅电极十字相交组装，交点处滴加用于阻断源漏电极与栅电极直接接触的电解液。

与现有的纤维基晶体管生物传感器相比，本发明得到的碳纳米管/聚苯胺复合纤维基晶体管生物传感器的基体(碳纳米管/聚苯胺复合纤维)具有三层结构，最内层为纤维，中间层为碳纳米管，最外层为聚苯胺，碳纳米管为纤维和聚苯胺之间的模板层，在苯胺的聚合过程中诱导聚苯胺呈线性结构生长，线性结构的聚苯胺更有利于提高电子的转移和离子的运输，明显提高晶体管的灵敏性能。

作为优选方案，所述氧化酶溶液为尿素氧化酶溶液。

作为优选方案，所述纤维为棉、蚕丝、涤纶、腈纶、尼龙中的一种。

作为优选方案，所述步骤1)中碳纳米管分散液的制备过程为，将碳纳米管与表面活性剂加入到乙醇和水的混合溶剂中，超声处理 1～3小时。

作为优选方案，所述表面活性剂为十二烷基苯磺酸钠、十二烷基硫酸钠、硬脂酸、甘胆酸钠中的一种。

作为优选方案，按重量比，所述碳纳米管：表面活性剂：混合溶剂＝0.1～1：0.3～3：10～100。

作为优选方案，所述步骤2)中苯胺单体是通过减压蒸馏苯胺溶液所得；所述酸性溶液为1mol/L的盐酸溶液；所述氧化剂溶液的溶质为9-水合硝酸铁、三氯化铁、过硫酸铵、过硫酸钾中的一种，所述氧化剂溶液的溶液为1mol/L的盐酸溶液。