[发明专利]一种柔性传感器及其制备方法与应用

说明书

本发明涉及传感器技术领域，尤其涉及一种柔性传感器及其制备方法与应用，所述制备方法包括步骤：提供表面修饰有石墨烯层的碳纳米管纤维；在石墨烯层的表面进行镀金修饰，再浸入核酸适配体溶液中进行孵育处理，得到纤维工作电极；将所述纤维工作电极与纤维参比电极和纤维对电极进行编织，得到柔性传感器；其中核酸适配体为一端修饰有巯基，另一端修饰有探针的寡核苷酸序列。本发明利用纤维型柔性传感器构建织物传感平台，利用织物特殊的多孔网络结构，相较平面型传感器具有良好的透气性和导湿性，适用于可穿戴的应用；即本发明利用所述柔性传感器制备用于外分泌液中生物标志物高灵敏度、高稳定的检测。

技术领域

本发明涉及传感器技术领域，尤其涉及一种柔性传感器及其制备方法与应用。

背景技术

可穿戴传感器，指直接安装在人体表面或者整合到衣服或配件等中从而对人体的生理状态信息进行原位检测的一类传感器，在疾病的筛查、预警、诊断、预后以及健康状况的监控中发挥着重要的价值。

现有的生物标志物分析方法多依赖于高效液相色谱、酶联免疫分析等技术，但是这些技术往往需要复杂的预处理流程、专业的操作人员、大型的检测设备及冗长的检测时间，因此这些方法的发展仍停留在实验室阶段，难以普及到日常的生活中。

随着材料科学和集成电路技术的进步，一些利用可穿戴技术进行体液生物标志物无创检测的研究及产品被报导，如2014年谷歌公司推出了智能隐形眼镜，可通过嵌入在眼镜上的微型传感器检测泪液中的葡萄糖含量。2016年美国加州大学伯克利分校的AliJavey等人利用光刻法在聚对苯甲二酸乙二酯基底上构建传感阵列，制备了可实现汗液中葡萄糖、乳酸、钠离子和钾离子多元检测的可穿戴传感贴片。尽管如此，现有的可穿戴产品用于体液生物标志物的无创实时检测仍在以下几个方面存在不足：

1)在材料基底方面，传感器中除了连接部分，传感器元件与供能元件部分仍为刚性材料，使得传感器与人体皮肤无法紧密结合，极大地降低了佩戴者的舒适程度且影响传感器的稳定工作；

2)在器件结构方面，一些研究利用柔性基底材料实现了柔性传感器件的构建，但这些传感器大多为平面结构，因此在透气性和导湿性方面性能较差，难以适用长期的可穿戴应用；

3)在传感方法方面，一些研究者利用离子选择膜的应用实现了体液中相关离子的选择性检测，但是这种方法仅限于某些特定的离子物质，难以普及到其他的目标检测物上；另外一些研究利用抗原抗体等来特异性地识别与结合目标物质进行实现精确的检测，然而抗原抗体等蛋白质一般稳定性差、结合位点密度低、价格昂贵且难以再生。

因此，现有技术还有待于改进和发展。

发明内容

鉴于上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种柔性传感器及其制备方法与应用，旨在解决现有可穿戴传感器在柔性、透气导湿性、传感性能等方面较差的问题。

本发明的技术方案如下：

一种柔性传感器的制备方法，包括步骤：

提供表面修饰有石墨烯层的碳纳米管纤维；

在所述石墨烯层的表面进行镀金修饰，得到碳纳米管/石墨烯/金纤维；

将所述碳纳米管/石墨烯/金纤维浸入核酸适配体溶液中进行孵育处理，得到纤维工作电极；核酸适配体为一端修饰有巯基，另一端修饰有探针分子的寡核苷酸序列；

将所述纤维工作电极与纤维参比电极和纤维对电极进行编织，得到柔性传感器。

所述的柔性传感器的制备方法，其中，所述表面修饰有石墨烯层的碳纳米管纤维通过以下方法制备得到：

通过电子束蒸发在硅片上依次制备缓冲层和催化剂层；

以乙烯为碳源气体，氢气为还原性气体，将制备有缓冲层和催化剂层的硅片在惰性气体氛围下进行催化煅烧处理，得到碳纳米管阵列；