[发明专利]基于激光直写的柔性电化学葡萄糖传感器及其制备方法

说明书

本发明提供柔性电化学葡萄糖传感器及其制备方法，该传感器具备由位于聚酰亚胺膜衬底的同一平面上的工作电极、参比电极和对电极构成的平面三电极，工作电极由石墨烯层和其表面的至少一部分上涂覆的氧化铜层构成，参比电极由石墨烯层和其表面的至少一部分上涂覆的Ag/AgCl导电层构成，对电极由石墨烯层构成，上述工作电极、参比电极和对电极以彼此相距规定间隔的方式配置，并且参比电极中的Ag/AgCl导电层与对电极相对地配置。本发明的传感器具有较宽的线性检测范围，加工制备简单，生产成本低，易于批量生产的优点，弯曲多次后稳定性好，可以与柔性的温度、压力、应变传感器集成在一起，在人体健康检测、生物医疗等领域有广泛的应用前景。

技术领域

本发明属于传感器制造技术领域，具体涉及一种基于激光直写的柔性电化学葡萄糖传感器及其制备方法。

背景技术

国际糖尿病联盟(International diabetes mellitus,IDF)的数据显示，到2019年全球约4.63亿人患有糖尿病，即9.3％的20～79岁成人患有糖尿病，11个人中有一个为糖尿病患者。血糖浓度是早期发现和治疗糖尿病的重要指标之一。因此快速且准确的检测葡萄糖浓度有着重要的实际意义。目前葡萄糖传感器主要分为酶基传感器和非酶传感器。

酶基传感器对葡萄糖的选择性高、灵敏度好，但是这种传感器有消耗性和反应的不可逆性，这些器件通常会存在信号漂移和不够精确的问题，以及易受环境因素干扰(pH或温度)。此外葡萄糖氧化酶的修饰方法也有些复杂，导致重复性差。

非酶传感器由于纳米金属材料的特性和不含生物活性材料，可以具备线性范围广、重复性好、制备简单、可批量生产等优点。专利文献1公开了一种用于检测葡萄糖的电化学传感器，它提供了一种新型绿色的葡萄糖电化学传感器的构建材料NiFe₂O₄-NiCo-LDH@GO，该传感器灵敏度高且绿色环保，但是需要在玻碳电极上进行修饰，集成度不高，而且合成方法复杂，成本高，不利于大量生产。

近年来柔性电子器件的发展较为迅速，柔性和可穿戴式的传感器引起了人们较多的关注，可穿戴式的柔性非酶葡萄糖传感器成为人民迫切的需求。专利文献2公开一种基于柔性Ni-P纸电极的无酶葡萄糖电化学传感器及其制备方法和应用，通过Ni-P纸基电极的构建，增加检测电极的柔性及催化活性，从而提高检测灵敏度，但是该传感材料制备仍较为复杂且集成度不高。

现有技术文献

专利文献1：发明专利申请号201910162139.9

专利文献2：发明专利申请号201910989455.3

发明内容

本发明的目的是针对现有技术中的上述问题，提供一种基于激光直写的柔性电化学葡萄糖传感器及其制备方法，所得的葡萄糖传感器能够具有较宽的线性检测范围，加工制备简单，生产成本低，弯曲多次后稳定性好，重复性好，易于批量生产。

本发明包括以下的技术方案[1]～[10]。

[1]柔性电化学葡萄糖传感器，具备由位于聚酰亚胺膜衬底的同一平面上的工作电极、参比电极和对电极构成的平面三电极，

上述工作电极由石墨烯层和其表面的至少一部分上涂覆的氧化铜层构成，

上述参比电极由石墨烯层和其表面的至少一部分上涂覆的Ag/AgCl导电层构成，

上述对电极由石墨烯层构成，

上述工作电极、上述参比电极和上述对电极以彼此相距规定间隔的方式配置，并且上述参比电极中的Ag/AgCl导电层与上述对电极相对地配置。

[2]如[1]所述的柔性电化学葡萄糖传感器，其中，上述工作电极、上述参比电极和上述对电极中的各石墨烯层通过对上述聚酰亚胺膜衬底的表面进行激光烧蚀而形成。