[发明专利]一种基于聚吡咯薄膜的自支撑葡萄糖传感器及其构建方法

说明书

本发明公开了一种基于聚吡咯薄膜的自支撑葡萄糖传感器及其构建方法。首先制备合成聚吡咯薄膜，然后采用电化学的方法对薄膜进行掺杂，把葡萄糖氧化酶作为掺杂剂掺入到聚吡咯链中，获得酶修饰的PPy薄膜，最后将酶修饰的PPy薄膜直接作为工作电极，同时与电化学工作站相连接，之后将饱和甘汞电极和铂丝分别作为参比电极和对电极，进而形成柔性电化学传感器。本发明制备的柔性自支撑葡萄糖传感器，能够脱离传统的玻碳电极和金电极等，可以定量检测葡萄糖。

技术领域

本发明涉及电化学传感器技术领域，更具体的说是涉及一种基于聚吡咯薄膜的自支撑葡萄糖传感器及其构建方法。

背景技术

柔性传感器具有对个体表现和身体健康状况的监测能力，并且柔性传感器设备避免了痛苦的皮肤穿孔和采血过程，不会使婴儿和老年人感到不舒服。可穿戴或植入人体的柔性传感器可以收集人体的生物特征信息如乳酸盐、葡萄糖等，其中电化学传感器作为柔性传感器的重要一类，它可以将化学信息转换为电信号，以实现对人体健康状况的实时监控。

柔性电化学传感器的研究主要是将传感器部分与柔性聚合物基底和可穿戴材料(衣服、手套和眼镜)集成在一起，或者制作纹身贴片来获得柔韧性和可穿戴性。然而，由于导电材料和柔性基板之间的模量存在显著差异，使得导电材料在机械形变过程中倾向于从弹性基体上剥离和分层，这严重影响了电化学传感器的耐用性。因此，设计具有固有导电性和可脱离弹性基底的自支撑电极对柔性电化学传感器至关重要。

专利文献CN112505114A公开了一种全聚合物自支撑性电极的制备及其在柔性电化学传感器的应用，通过采用电化学聚合法制备导电性能优异的PEE-PPy薄膜，用其直接作为工作电极，在PEE-PPy薄膜两面原位聚合了水相体系下的聚吡咯，最终获得三明治结构式的聚吡咯复合薄膜，然后将三明治结构式的聚吡咯复合薄膜作为自支撑性电极用于柔性电化学传感器检测多巴胺，不需要结合额外的集流体、机械基底、导电添加剂等组装传感器，对多巴胺的检测具有高灵敏度，稳定性强，并且具有承受长期的机械形变的能力。

专利文献CN112858408A公开了一种柔性电化学生物传感器及其构建方法，在有机相体系中，电化学聚合合成PEE-PPy(季戊四醇乙氧基化物-聚吡咯)膜；将PEE-PPy膜作为工作电极，在水相体系中制备PPy复合薄膜；将PPy复合薄膜加入氯金酸溶液处理，再置于CEA(癌胚抗原)适配体溶液处理后，经封闭得柔性电化学生物传感器。

在过去的几十年里，由于测定各种溶液中葡萄糖浓度的特殊重要性，人们致力于开发快速、准确和灵敏的葡萄糖生物传感器。葡萄糖生物传感器中最常用的酶是葡萄糖氧化酶(GOD)。用于GOD固定化的方法有很多种，包括吸附、共价结合、交联和包埋。导电聚合物在电化学传感器领域得到了广泛的研究。聚吡咯(PPy)作为一种代表性的导电聚合物，具有合成简单、环境稳定、高电导率、生物相容性好以及易于在各种溶剂中进行电聚合等特点，在电化学传感器领域受到广泛关注。

因此，如何提供一种基于聚吡咯薄膜的自支撑葡萄糖传感器是本领域技术人员亟需解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种基于聚吡咯薄膜的自支撑葡萄糖传感器及其构建方法。本发明制备的柔性自支撑葡萄糖传感器，能够脱离传统的玻碳电极和金电极等，可以定量检测葡萄糖。

为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种基于聚吡咯薄膜的自支撑葡萄糖传感器的构建方法，包括以下步骤：

(1)制备PPy薄膜；

(2)选用三电极系统，工作电极、对电极和参比电极分别为PPy薄膜、不锈钢电极和银丝，首先将PPy薄膜在PB溶液中以-0.6V-0.6V的电压窗口下采用循环伏安法进行处理，然后在PB溶液中以-0.5V的电压进行还原处理，获得预处理脱掺杂的PPy薄膜；