[发明专利]一种葡萄糖电极、微流控芯片、微流控无源汗液贴片及其制备方法和应用

说明书

本发明涉及一种葡萄糖电极、微流控芯片、微流控无源汗液贴片及其制备方法和应用。所述葡萄糖电极包括基体电极以及依次包覆在所述基体电极表面的聚苯胺膜和葡萄糖氧化酶膜。本发明通过在基体电极上修饰离子选择性膜，形成离子选择性葡萄糖电极，首次实现了利用离子选择电极来进行汗液中葡萄糖的无源检测，其原理是基于葡萄糖氧化酶催化葡萄糖生成氢离子，然后用氢离子选择电极检测生成的氢离子，进而计算出葡萄糖浓度，且不会对被测者造成创伤。采用该葡萄糖电极制备而成的微流控芯片以及微流控无源汗液贴片均具有优异的性能和广阔的应用前景。

技术领域

本发明涉及传感器技术领域，尤其涉及一种葡萄糖电极、微流控芯片、微流控无源汗液贴片及其制备方法和应用。

背景技术

可穿戴传感器可以实时监控人体的运动、电生理、温度等信号。在物联网、柔性传感器、大数据等技术的支撑下，可穿戴传感器广泛应用运动监护、精密医学和慢性病防护等生物医学领域。通过把传感器集成在纹身、贴片、腕带、手表和衣服等可穿戴产品中，可以实时监控患者的物理、生物和化学信号。这些数据可以无线传输到数据中心，以实现远程医疗系统。目前大多数可穿戴体液检测是通过汗液、眼泪和尿液等进行健康监测。汗液成分稳定，能为健康防护提供稳定的监控数据来源，具有良好的诊断价值。因此，可穿戴汗液检测尤其具有吸引力。

目前可穿戴汗液传感器开发的产品很少，但相关的文献报告很多。2017年，Javey报道了一款完全集成的可穿戴汗液传感器，自此，该领域的研究进入了新的阶段(Fullyintegrated wearable sensor arrays for multiplexed in situ perspirationanalysis.DOI:10.1038/nature16521)。该传感器同时且选择性地测量汗水代谢物(如葡萄糖和乳酸盐)与电解质(如钠离子和钾离子)、根据皮肤温度校准传感器的反应，以及连接至小型的穿戴式板载处理器单元，透过该小型板载处理器执行信号的转换、调节、处理，而且能以无线方式将结果传送到智能手机。但该传感器图片没有显示的是，传感器的激活和传感都需要电池。由于耗电量较大，因此传感器背后需要连接较大的电池。这完全背离了可穿戴传感器的初衷。

传统可穿戴传感器无法实现流体的精确捕获、存储、体积测量和化学分析，从而限制了将体液与污染物隔离的能力，并限制了后续提取、采样和化学分析的能力。此外，传统的葡萄糖检测装置往往需要产生创口，使用不便，无法实现汗液中的葡萄糖检测，应用受限。

因此，本领域亟待开发出新型的传感器以及穿戴设备，使其兼具收集、传递、储存和化学分析等性能。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的之一在于提供一种葡萄糖电极，尤其在于提供一种可实现无源检测的葡萄糖电极。所述葡萄糖电解可以在无创的前提下，准确分析汗液中的代谢产物。

为达此目的，本发明采用如下技术方案：

本发明的目的之一在于提供一种葡萄糖电极，所述葡萄糖电极包括基体电极以及依次包覆在所述基体电极表面的聚苯胺膜和葡萄糖氧化酶膜。

本发明通过在基体电极上修饰离子选择性膜(聚苯胺膜和葡萄糖氧化酶膜)，形成离子选择性葡萄糖电极，首次实现了利用离子选择电极来进行汗液中葡萄糖的无源检测，其原理是基于葡萄糖氧化酶催化葡萄糖生成氢离子，然后用氢离子选择电极检测生成的氢离子，进而计算出葡萄糖浓度，且不会对被测者造成创伤。

优选地，所述基体电极包括碳墨水电极、碳电极或碳墨水印刷电极。

优选地，所述葡萄糖氧化酶膜中含有葡萄糖氧化酶、壳聚糖和乙酸的组合。

本发明优选上述三种物质组成葡萄糖氧化酶膜，乙酸有助于溶解壳聚糖、壳聚糖能够稳定并保护葡萄糖氧化酶、葡萄糖氧化酶能与汗液中葡萄糖进行反应，能够进一步提高测试的精准度。