高性能電化學(xué)葡萄糖傳感器的構(gòu)建與研究.pdf

1、葡萄糖濃度的定量分析無論是對(duì)臨床診斷，還是生態(tài)工程等眾多領(lǐng)域均有至關(guān)重要的意義。尤其在臨床方面，糖尿病已成為當(dāng)今社會(huì)僅次于癌癥和心腦血管疾病的第三大多發(fā)性疾病，特別的是由其可引出多種危害較大的并發(fā)癥。每年糖尿病患者的數(shù)目都在不斷增加，尤其是我國(guó)的糖尿病患者增速不可忽視。盡管沒有完全治愈的方法，但是患者通過實(shí)時(shí)檢測(cè)葡萄糖濃度可以有效避免并發(fā)癥的發(fā)生。因此，開展快速精確實(shí)時(shí)地檢測(cè)葡萄糖濃度的研究十分迫切。
　　電化學(xué)葡萄糖傳感器憑借其

2、特有的優(yōu)勢(shì)在眾多檢測(cè)技術(shù)中倍受青睞，但是無論是已商業(yè)化的酶?jìng)鞲衅鬟€是研究很熱的無酶?jìng)鞲衅鳎加兄髯缘膽?yīng)用缺陷，綜合性能都有不盡如人意的地方。對(duì)于經(jīng)典酶?jìng)鞲衅鱽碚f，易受氧濃度變化影響進(jìn)而干擾檢測(cè)結(jié)果準(zhǔn)確性，并且無法實(shí)現(xiàn)稍高濃度葡萄糖的檢測(cè)，受到酶的本身屬性限制，傳感器的重現(xiàn)性及穩(wěn)定性差;對(duì)于無酶?jìng)鞲衅鱽碚f，盡管可以避免酶電極的缺陷，研究越來越熱，但也存在待改進(jìn)的地方。其敏感材料主要的問題有:貴金屬成本高并易于氯離子中毒失活，其他金屬成本

3、低但不穩(wěn)定，金屬氧化物穩(wěn)定但靈敏度低，且無論是哪種敏感材料由于對(duì)于葡萄糖沒有特異的專一性，無酶?jìng)鞲衅鞯倪x擇性較差，易受其他分析物質(zhì)干擾。因此大部分的研究都是圍繞如何改善傳感器性能展開的。在本論文中我們主要是圍繞敏感材料及材料與基體之間的固定方式這兩方面展開探索研究，來改善電化學(xué)葡萄糖傳感器的催化性能。
　　(1)對(duì)于酶?jìng)鞲衅鱽碚f，我們采用包埋法將葡萄糖氧化酶通過PVP包埋后固定于經(jīng)拓?fù)浣^緣體Bi2Te3改性過的玻碳電極上構(gòu)建了酶電

4、極。借助于拓?fù)浣^緣體Bi2Te3特有的表面金屬態(tài)，該特點(diǎn)有助于改善電子傳輸能力，該修飾電極在對(duì)葡萄糖進(jìn)行檢測(cè)時(shí)有效改善了酶電極易受氧濃度干擾這一問題，即使是在葡萄糖濃度高達(dá)4mM時(shí)也呈現(xiàn)了33.22 uA mM-1cm-2的靈敏度。而PVP包埋葡萄糖氧化酶后在增加酶與電極之間的作用的同時(shí)保持了酶的活性進(jìn)而改善了酶電極的穩(wěn)定性，該修飾電極即使是在經(jīng)過近一個(gè)月的測(cè)試時(shí)，最終的電流信號(hào)也可保持在初始信號(hào)的89％左右。
　　為了改善無酶?jìng)?/p>

5、感器的綜合性能，我們做了以下研究:
　　(2)用簡(jiǎn)單的溶劑熱法制備了形貌均勻的微球結(jié)構(gòu)的多組分的Ni-Mn氧化物，并以其為敏感材料構(gòu)建了無酶葡萄糖傳感器。受益于鎳系及錳系材料之間的協(xié)同作用，該傳感器比很多已報(bào)道的單一的基于鎳系或錳系材料的傳感器來說催化效果更好，在+0.4V的低電壓下即可對(duì)葡萄糖實(shí)現(xiàn)高靈敏的檢測(cè)，有效避免了其他分析物質(zhì)的干擾，提高了傳感器的選擇性，特別是在人體血清樣本分析中呈現(xiàn)了高的準(zhǔn)確度。
　　(3)NiM

6、oO4具有鉬酸鹽的高的電導(dǎo)率同時(shí)具備Ni基高的催化活性，而且較貴金屬經(jīng)濟(jì)，是無酶電化學(xué)葡萄糖傳感器理想的敏感材料。將NiMoO4作為敏感材料構(gòu)建了無酶電化學(xué)葡萄糖傳感器，這也是NiMoO4在葡萄糖檢測(cè)方面的首次探索。受益于NiMoO4各組分的協(xié)同作用，該傳感器改善了無酶電化學(xué)傳感器中貴金屬所帶來的高成本，金屬氧化物所遇到的低靈敏度等問題，在葡萄糖濃度為0.05 mM到14 mM的如此寬的線性范圍內(nèi)呈現(xiàn)出了高達(dá)389.9 uA mM-1

7、cm-2的靈敏度，低至0.36 uM的檢測(cè)限，并且對(duì)葡萄糖的選擇性極好，在實(shí)際血清樣本分析中準(zhǔn)確度較高。
　　(4)我們從敏感材料及材料與基體之間的固定方式這兩方面綜合考慮探究改善無酶?jìng)鞲衅鞯木C合性能。傳統(tǒng)的滴涂法雖說適用范圍廣，但是材料與電極之間的作用較弱，不利于傳感器性能的提升。而基體生長(zhǎng)法在增強(qiáng)兩者之間的相互作用時(shí)，亦可減小接觸電阻，進(jìn)而有助于改善傳感性能?？紤]到碳纖維布的高電導(dǎo)率及良好的生物相容性，NiCo2O4高的電導(dǎo)率