專利名稱：一種葡萄糖傳感器電極及制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及生物傳感器，更具體地說，涉及可植入針式葡萄糖傳感器電極及其制備方法。
背景技術(shù)：
對于糖尿病患者來說，現(xiàn)在最普遍的測量血糖的方法是通過針刺采集末梢血樣來檢測。這種方法雖然十分精確，但是頻繁的測試會給給患者帶來一定的痛苦和很大的不便， 并且由于測量次數(shù)有限，不太可能得到連續(xù)的血糖檢測結(jié)果，這些不利于對患者病情的治療，而實(shí)時連續(xù)檢測血液中的葡萄糖濃度可以有效地監(jiān)測高血糖及低血糖的發(fā)生。因此在現(xiàn)有的血糖測量技術(shù)中，存在不能連續(xù)檢測、取樣次數(shù)受限的弊端。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中血糖測量的不足，提供一種滿足臨床醫(yī)學(xué)的需求，既能減輕患者的痛苦，又能進(jìn)行實(shí)時、準(zhǔn)確、連續(xù)檢測血糖的葡萄糖傳感器電極及制備方法。本發(fā)明的目的通過下述技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)一種葡萄糖傳感器電極，以不銹鋼針灸針為基體電極，恒電流共沉積沉積Pt-Pb
合金顆粒。一種制備葡萄糖傳感器電極的方法，按照下述步驟進(jìn)行制備(一 )選取不銹鋼針灸針進(jìn)行預(yù)處理，即在超聲清洗后，置于pH = 7. 0的緩沖溶液中經(jīng)循環(huán)伏安掃描活化；(二)制備Pt-Pb合金顆粒修飾的不銹鋼針電極配制電解液，電解液組成為氯鉬酸、醋酸鉛、鹽酸，其中氯鉬酸和醋酸鉛為等摩爾比，恒電流超聲波震蕩共沉積Pt-m3合金顆粒修飾不銹鋼針電極。所述鹽酸濃度為0. 5mol/L。所述沉積電流采用恒電流，控制在5_40mA。所述沉積時間控制在10-40分鐘。所述超聲波震蕩的功率為100-200W。本發(fā)明選用不銹鋼針灸針(直徑0.35mm)作為基體電極(Stainless Steel Needle Electrode, SSN電極)，恒電流共沉積沉積Pt-Pb合金顆粒，在此過程中采用超聲波震蕩技術(shù)，以彌補(bǔ)表層和基體粘結(jié)力差、易脫落的不足。在不同電沉積條件下制備Pt-In3修飾的不銹鋼針電極(Pt-Pb/SSN電極)。不銹鋼是一種高強(qiáng)度抗腐蝕的金屬材料，并且原料易得，價(jià)格便宜。鉬具有良好的電催化活性。因此，將二者結(jié)合起來，研究價(jià)格低廉，功能優(yōu)異的可植入式傳感器針電極的研究變得尤為重要，對于傳感器的小型化，功能化，精確化有著重要的意義。本發(fā)明借助能量散射光譜分析，證明合金顆粒主要成分為Pt、Pb合金；通過掃描電子顯微鏡觀察，所得的Pt-Pb合金顆粒以其較大的比表面積，尺寸均一，均勻地分散在 SSN電極表面，極大的提高了 SSN電極表面的粗糙度。循環(huán)伏安測試表明，Pt-Pb/SSN電極在磷酸鹽緩沖溶液中具有較高的電催化活性。本發(fā)明制備的可植入式針式葡萄糖傳感器針電極，選用不銹鋼針灸針(直徑 0. 35mm)作為基體電極，并對其進(jìn)行修飾，達(dá)到在比較小的電極面積上獲得較高的催化響應(yīng)電流的目的，有望應(yīng)用于包埋式葡萄糖傳感器之中。


圖1為電極表面的掃描電鏡圖片。圖2是實(shí)施例2制備的電極樣品表面的掃描電鏡圖片。圖3是實(shí)施例3制備的電極樣品表面的掃描電鏡圖片。圖4是實(shí)施例1-4制備的電極樣品及不銹鋼針灸針電極在含有0. 2M葡萄糖的pH =7. 0的PBS緩沖液中的循環(huán)伏安曲線(C-V曲線)，其中，a為未經(jīng)修飾的電極、b為實(shí)施例1制備的電極樣品、c為實(shí)施例2制備的電極樣品、d為實(shí)施例3制備的電極樣品、e為實(shí)施例4制備的電極樣品。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合具體實(shí)施例進(jìn)一步說明本發(fā)明的技術(shù)方案。配置0. 5mol/L的葡萄糖溶液，置于4°C冰箱中保存。選取不銹鋼針灸針，經(jīng)二次蒸餾水反復(fù)沖洗、超聲后，置于pH = 7. 0的PBS緩沖溶液中經(jīng)循環(huán)伏安掃描活化，最佳進(jìn)行掃描活化10個循環(huán)伏安圈。實(shí)施例1配制濃度為2. 5mg/ml的電解液，電解液組成為氯鉬酸、醋酸鉛、鹽酸。電解液中鹽酸濃度固定為0.5mol/L，電解液固體物質(zhì)摩爾比為氯鉬酸醋酸鉛=1 1。在室溫下， 取處理好的不銹鋼針灸針電極，控制沉積電流為5mA、沉積時間為10分鐘，在上述配置的電解液中，恒電流超聲波震蕩200w共沉積。制得的電極經(jīng)二次蒸餾水沖洗，室溫干燥后置于冰箱中4°C保存待用。實(shí)施例2配制濃度為1 mg/ml的電解液，電解液組成為氯鉬酸、醋酸鉛、鹽酸。電解液中鹽酸濃度固定為0. 5mol/L。電解液固體物質(zhì)摩爾比為氯鉬酸醋酸鉛=1 1。在室溫下， 取處理好的不銹鋼針灸針電極，控制沉積電流為40mA、沉積時間為20分鐘，在上述配置的電解液中，恒電流超聲波震蕩IOOw共沉積。制得的電極經(jīng)二次蒸餾水沖洗，室溫干燥后置于冰箱中4°C保存待用。選取制得的電極樣品在XL-30型掃描電子顯微鏡上分析其表面形貌，如圖2所示為Pt-Pb合金顆粒修飾的電極表面的10000倍的掃描電鏡圖片，可以看出Pt-Pb合金顆粒是以團(tuán)聚的形態(tài)存在電極表面，且由比例尺可以計(jì)算出合金顆粒大約在lOOnm。這樣的存在形態(tài)說明粒子之間的結(jié)合力很強(qiáng)，顆粒不容易脫落，形成比較穩(wěn)定的修飾電極表面。實(shí)施例3配制濃度為5mg/ml的電解液，電解液組成為氯鉬酸、醋酸鉛、鹽酸。電解液中鹽酸濃度固定為0. 5mol/L。電解液固體物質(zhì)摩爾比為氯鉬酸醋酸鉛=1 1。在室溫下， 取處理好的不銹鋼針灸針電極，控制沉積電流為20mA、沉積時間為40分鐘，在上述配置的電解液中，恒電流超聲波震蕩IOOw共沉積。制得的電極經(jīng)二次蒸餾水沖洗，室溫干燥后置于冰箱中4°C保存待用。 選取制得的電極樣品在XL-30型掃描電子顯微鏡上分析其表面形貌，如圖3所示為Pt-Pb合金顆粒修飾的電極表面的30000倍的掃描電鏡圖片，分別對電極和上述制備的電極采用能量散射光譜儀(EDQ進(jìn)行元素分析。結(jié)合下表中列出的各元素的百分含量，可看出經(jīng)修飾的電極，電極表面的狗含量急劇減少，取而代之的是Pt元素，以74. 82wt%含量而成為主要組成物質(zhì)，還存在17. 69wt%的Pb元素。
權(quán)利要求
1.一種葡萄糖傳感器電極，以不銹鋼針灸針為基體電極，其特征在于，恒電流共沉積沉積Pt-Pb合金顆粒，按照下述步驟制備(一)選取不銹鋼針灸針進(jìn)行預(yù)處理，即在超聲清洗后，置于pH= 7. 0的緩沖溶液中經(jīng)循環(huán)伏安掃描活化；(二)制備Pt-H3合金顆粒修飾的不銹鋼針電極配制電解液，電解液組成為氯鉬酸、 醋酸鉛、鹽酸，其中氯鉬酸和醋酸鉛為等摩爾比，恒電流超聲波震蕩共沉積Pt-Pb合金顆粒修飾不銹鋼針電極。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種葡萄糖傳感器電極，其特征在于，所述鹽酸濃度為 0.5mol/L。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種葡萄糖傳感器電極，其特征在于，所述沉積電流采用恒電流，控制在5-40mA ；所述沉積時間控制在10-40分鐘。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種葡萄糖傳感器電極，其特征在于，所述超聲波震蕩的功率為 1000-5000kw。
5.一種制備葡萄糖傳感器電極的方法，其特征在于，按照下述步驟進(jìn)行制備(一)選取不銹鋼針灸針進(jìn)行預(yù)處理，即在超聲清洗后，置于pH= 7. 0的緩沖溶液中經(jīng)循環(huán)伏安掃描活化；(二)制備Pt-H3合金顆粒修飾的不銹鋼針電極配制電解液，電解液組成為氯鉬酸、 醋酸鉛、鹽酸，其中氯鉬酸和醋酸鉛為等摩爾比，恒電流超聲波震蕩共沉積Pt-Pb合金顆粒修飾不銹鋼針電極。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種葡萄糖傳感器電極，其特征在于，所述鹽酸濃度為 0.5mol/L。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種葡萄糖傳感器電極，其特征在于，所述沉積電流采用恒電流，控制在5-40mA ；所述沉積時間控制在10-40分鐘。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種葡萄糖傳感器電極，其特征在于，所述超聲波震蕩的功率為 1000-5000kw。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種葡萄糖傳感器電極及其制備方法，以不銹鋼針灸針為基體電極，恒電流共沉積Pt-Pb合金顆粒。借助能量散射光譜分析，證明合金顆粒主要成分為Pt、Pb合金；通過掃描電子顯微鏡觀察，所得的Pt-Pb合金顆粒以其較大的比表面積，尺寸均一，均勻地分散在電極表面，極大的提高了電極表面的粗糙度。循環(huán)伏安測試表明，制備的電極在磷酸鹽緩沖溶液中具有較高的電催化活性。
文檔編號G01N27/30GK102305819SQ20111014092
公開日2012年1月4日 申請日期2011年5月27日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月27日
發(fā)明者方海東, 許鑫華, 郭美卿 申請人:天津大學(xué)