[发明专利]一种用于血糖监测的普鲁士蓝微针电极、其制备方法、血糖监测贴片及其制备方法

权利要求书

1.一种血糖监测贴片，包括：柔性衬底和键合在所述柔性衬底上的工作电极、辅助电极和参比电极；其中，所述柔性衬底为PDMS软衬底，厚度为3mm；所述工作电极为壳聚糖固定化葡萄糖氧化酶-普鲁士蓝-金微针阵列电极；所述辅助电极为铂微针阵列电极；所述参比电极为银/氯化银微针阵列电极；

所述血糖监测贴片按照以下步骤制备得到：

首先通过PECVD在1mm厚的本征硅片上生长4μm二氧化硅掩膜，之后使用RIE对硅片进行2～5min的氧气刻蚀表面处理，取出后放于热板上以180℃烘烤10～15min；待硅片散热后先将增粘剂旋涂在硅片表面，之后再继续旋涂光刻胶AZ4620，使用紫外光刻机对其曝光35s，显影、坚膜后完成光刻图形化；利用RIE干法刻蚀去除二氧化硅掩膜层后将硅片放入ICP，以每循环沉积时间4s，刻蚀时间10s完成对硅片表面300μm高度的深硅刻蚀；为了达到微针针头呈圆锥状的目的，配置湿法腐蚀溶液将硅片放入2.5～3min，取出过水清洗；湿法腐蚀溶液的配置方式为：先加入浓度99.5wt％的醋酸20mL，再加入浓度85wt％的硝酸77mL，最后加入浓度40wt％的氢氟酸15mL，静置10min；腐蚀处理结束后，得到硅基微针，所述硅基微针包括硅基微针基底和底部与所述硅基微针基底一体化连接的多根硅微针，多根所述硅微针在硅基微针基底上构成硅微针阵列；

硅基微针制作完成后，开始制作不同电极相应金属层，先使用磁控溅射在加偏压的条件下在所有硅基微针上镀一层钛作为粘附层，厚度为10nm，再分别对其镀上相应的金属银、铂、金，厚度均为100nm，分别得到银微针阵列电极、铂微针阵列电极、金微针阵列电极；然后，将银微针阵列电极在0.4mol/L氯化钾溶液中浸泡2小时，使其中一部分转变成氯化银，形成银/氯化银微针阵列电极；

之后，进行金微针阵列电极的表面清洗、腐蚀、电化学修饰稳定普鲁士蓝；将金微针阵列电极放入浓硫酸与过氧化氢以体积3:1配置的溶液中浸泡约4min以清洗杂质，再将金微针阵列电极放入碘化钾溶液中竖直浸泡6～8s，使金表面产生孔洞更容易沉积普鲁士蓝；

将金微针阵列电极放在普鲁士蓝沉积液中，以三电极恒电位法在+0.4V下沉积240s，使生成的普鲁士蓝完全包覆微针，普鲁士蓝的沉积厚度约140nm；其中，辅助电极为铂圆盘电极，参比电极为银/氯化银电极；普鲁士蓝沉积液的组成为2.5mmol/L氯化铁、2.5mmol/L铁氰化钾、0.05mol/L盐酸以及0.1mol/L氯化钾，pH值为2.0；

将镀完普鲁士蓝的金微针阵列电极放入0.1mol/L盐酸与0.1mol/L氯化钾混合溶液中以循环伏安法在0.35V至-0.05V之间以0.05V/s的速率扫描40个循环使其稳定；用纯水浸泡后取出，在100℃下烘烤1h；

接下来将完成稳定处理的微针阵列电极放入磷酸缓冲液先以三电极恒电位法在-0.05V条件下反应600s，再用循环伏安法在-0.05V至0.35V范围内以0.05V/s的速率扫描20个循环以进行电极的活化；磷酸缓冲液的组成为：0.05mol/L磷酸氢二钾、0.05mol/L磷酸二氢钾与0.1mol/L氯化钾；至此，完成普鲁士蓝-金微针阵列电极的制作；

将制得普鲁士蓝-金微针阵列电极插入壳聚糖掺葡萄糖氧化酶溶液，采用三电极恒电位法在-2.0V条件下沉积300s，使壳聚糖固定化葡萄糖氧化酶完全包覆微针，壳聚糖固定化葡萄糖氧化酶的沉积厚度约3μm；其中，壳聚糖掺葡萄糖氧化酶溶液制作方式为：0.5g壳聚糖粉末加入到100mL 2wt％的醋酸溶液中，取其中5mL加入25mg葡萄糖氧化酶搅拌溶解；沉积结束后，将电极取出过水，置于空气中晾干，得到壳聚糖固定化葡萄糖氧化酶-普鲁士蓝-金微针阵列电极；

最后，将之前制作的铂微针阵列电极、银/氯化银微针阵列电极和壳聚糖固定化葡萄糖氧化酶-普鲁士蓝-金微针阵列电极一起集成在PDMS衬底上，具体方式为：将搅拌好的PDMS在85℃下烘烤40min以固化，之后再将其放入等离子体清洗机处理20s，取出后快速与三种微针阵列电极的背面对准键合，完成血糖监测贴片的制作。