专利名称：一种葡萄糖传感器电极及制备方法
技术领域：
本发明涉及生物传感器，更具体地说，涉及可植入针式葡萄糖传感器电极及其制备方法。
背景技术：
对于糖尿病患者来说，现在最普遍的测量血糖的方法是通过针刺采集末梢血样来检测。这种方法虽然十分精确，但是频繁的测试会给給患者带来一定的痛苦和很大的不便， 并且由于测量次数有限，不太可能得到连续的血糖检测结果，这些不利于对患者病情的治疗，而实时连续检测血液中的葡萄糖浓度可以有效地监测高血糖及低血糖的发生。因此在现有的血糖测量技术中，存在不能连续检测、取样次数受限的弊端。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中血糖测量的不足，提供一种满足临床医学的需求，既能减轻患者的痛苦，又能进行实时、准确、连续检测血糖的葡萄糖传感器电极及制备方法。本发明的目的通过下述技术方案予以实现一种葡萄糖传感器电极，以不锈钢针灸针为基体电极，恒电流共沉积沉积Pt-Pb
合金颗粒。一种制备葡萄糖传感器电极的方法，按照下述步骤进行制备(一 )选取不锈钢针灸针进行预处理，即在超声清洗后，置于pH = 7. 0的缓冲溶液中经循环伏安扫描活化；(二)制备Pt-Pb合金颗粒修饰的不锈钢针电极配制电解液，电解液组成为氯钼酸、醋酸铅、盐酸，其中氯钼酸和醋酸铅为等摩尔比，恒电流超声波震荡共沉积Pt-m3合金颗粒修饰不锈钢针电极。所述盐酸浓度为0. 5mol/L。所述沉积电流采用恒电流，控制在5_40mA。所述沉积时间控制在10-40分钟。所述超声波震荡的功率为100-200W。本发明选用不锈钢针灸针(直径0.35mm)作为基体电极(Stainless Steel Needle Electrode, SSN电极)，恒电流共沉积沉积Pt-Pb合金颗粒，在此过程中采用超声波震荡技术，以弥补表层和基体粘结力差、易脱落的不足。在不同电沉积条件下制备Pt-In3修饰的不锈钢针电极(Pt-Pb/SSN电极)。不锈钢是一种高强度抗腐蚀的金属材料，并且原料易得，价格便宜。钼具有良好的电催化活性。因此，将二者结合起来，研究价格低廉，功能优异的可植入式传感器针电极的研究变得尤为重要，对于传感器的小型化，功能化，精确化有着重要的意义。本发明借助能量散射光谱分析，证明合金颗粒主要成分为Pt、Pb合金；通过扫描电子显微镜观察，所得的Pt-Pb合金颗粒以其较大的比表面积，尺寸均一，均勻地分散在 SSN电极表面，极大的提高了 SSN电极表面的粗糙度。循环伏安测试表明，Pt-Pb/SSN电极在磷酸盐缓冲溶液中具有较高的电催化活性。本发明制备的可植入式针式葡萄糖传感器针电极，选用不锈钢针灸针(直径 0. 35mm)作为基体电极，并对其进行修饰，达到在比较小的电极面积上获得较高的催化响应电流的目的，有望应用于包埋式葡萄糖传感器之中。
图1为电极表面的扫描电镜图片。图2是实施例2制备的电极样品表面的扫描电镜图片。图3是实施例3制备的电极样品表面的扫描电镜图片。图4是实施例1-4制备的电极样品及不锈钢针灸针电极在含有0. 2M葡萄糖的pH =7. 0的PBS缓冲液中的循环伏安曲线(C-V曲线)，其中，a为未经修饰的电极、b为实施例1制备的电极样品、c为实施例2制备的电极样品、d为实施例3制备的电极样品、e为实施例4制备的电极样品。
具体实施例方式下面结合具体实施例进一步说明本发明的技术方案。配置0. 5mol/L的葡萄糖溶液，置于4°C冰箱中保存。选取不锈钢针灸针，经二次蒸馏水反复冲洗、超声后，置于pH = 7. 0的PBS缓冲溶液中经循环伏安扫描活化，最佳进行扫描活化10个循环伏安圈。实施例1配制浓度为2. 5mg/ml的电解液，电解液组成为氯钼酸、醋酸铅、盐酸。电解液中盐酸浓度固定为0.5mol/L，电解液固体物质摩尔比为氯钼酸醋酸铅=1 1。在室温下， 取处理好的不锈钢针灸针电极，控制沉积电流为5mA、沉积时间为10分钟，在上述配置的电解液中，恒电流超声波震荡200w共沉积。制得的电极经二次蒸馏水冲洗，室温干燥后置于冰箱中4°C保存待用。实施例2配制浓度为1 mg/ml的电解液，电解液组成为氯钼酸、醋酸铅、盐酸。电解液中盐酸浓度固定为0. 5mol/L。电解液固体物质摩尔比为氯钼酸醋酸铅=1 1。在室温下， 取处理好的不锈钢针灸针电极，控制沉积电流为40mA、沉积时间为20分钟，在上述配置的电解液中，恒电流超声波震荡IOOw共沉积。制得的电极经二次蒸馏水冲洗，室温干燥后置于冰箱中4°C保存待用。选取制得的电极样品在XL-30型扫描电子显微镜上分析其表面形貌，如图2所示为Pt-Pb合金颗粒修饰的电极表面的10000倍的扫描电镜图片，可以看出Pt-Pb合金颗粒是以团聚的形态存在电极表面，且由比例尺可以计算出合金颗粒大约在lOOnm。这样的存在形态说明粒子之间的结合力很强，颗粒不容易脱落，形成比较稳定的修饰电极表面。实施例3配制浓度为5mg/ml的电解液，电解液组成为氯钼酸、醋酸铅、盐酸。电解液中盐酸浓度固定为0. 5mol/L。电解液固体物质摩尔比为氯钼酸醋酸铅=1 1。在室温下， 取处理好的不锈钢针灸针电极，控制沉积电流为20mA、沉积时间为40分钟，在上述配置的电解液中，恒电流超声波震荡IOOw共沉积。制得的电极经二次蒸馏水冲洗，室温干燥后置于冰箱中4°C保存待用。 选取制得的电极样品在XL-30型扫描电子显微镜上分析其表面形貌，如图3所示为Pt-Pb合金颗粒修饰的电极表面的30000倍的扫描电镜图片，分别对电极和上述制备的电极采用能量散射光谱仪(EDQ进行元素分析。结合下表中列出的各元素的百分含量，可看出经修饰的电极，电极表面的狗含量急剧减少，取而代之的是Pt元素，以74. 82wt%含量而成为主要组成物质，还存在17. 69wt%的Pb元素。
权利要求
1.一种葡萄糖传感器电极，以不锈钢针灸针为基体电极，其特征在于，恒电流共沉积沉积Pt-Pb合金颗粒，按照下述步骤制备(一)选取不锈钢针灸针进行预处理，即在超声清洗后，置于pH= 7. 0的缓冲溶液中经循环伏安扫描活化；(二)制备Pt-H3合金颗粒修饰的不锈钢针电极配制电解液，电解液组成为氯钼酸、 醋酸铅、盐酸，其中氯钼酸和醋酸铅为等摩尔比，恒电流超声波震荡共沉积Pt-Pb合金颗粒修饰不锈钢针电极。
2.根据权利要求1所述的一种葡萄糖传感器电极，其特征在于，所述盐酸浓度为 0.5mol/L。
3.根据权利要求1所述的一种葡萄糖传感器电极，其特征在于，所述沉积电流采用恒电流，控制在5-40mA ；所述沉积时间控制在10-40分钟。
4.根据权利要求1所述的一种葡萄糖传感器电极，其特征在于，所述超声波震荡的功率为 1000-5000kw。
5.一种制备葡萄糖传感器电极的方法，其特征在于，按照下述步骤进行制备(一)选取不锈钢针灸针进行预处理，即在超声清洗后，置于pH= 7. 0的缓冲溶液中经循环伏安扫描活化；(二)制备Pt-H3合金颗粒修饰的不锈钢针电极配制电解液，电解液组成为氯钼酸、 醋酸铅、盐酸，其中氯钼酸和醋酸铅为等摩尔比，恒电流超声波震荡共沉积Pt-Pb合金颗粒修饰不锈钢针电极。
6.根据权利要求5所述的一种葡萄糖传感器电极，其特征在于，所述盐酸浓度为 0.5mol/L。
7.根据权利要求5所述的一种葡萄糖传感器电极，其特征在于，所述沉积电流采用恒电流，控制在5-40mA ；所述沉积时间控制在10-40分钟。
8.根据权利要求5所述的一种葡萄糖传感器电极，其特征在于，所述超声波震荡的功率为 1000-5000kw。
全文摘要
本发明公开了一种葡萄糖传感器电极及其制备方法，以不锈钢针灸针为基体电极，恒电流共沉积Pt-Pb合金颗粒。借助能量散射光谱分析，证明合金颗粒主要成分为Pt、Pb合金；通过扫描电子显微镜观察，所得的Pt-Pb合金颗粒以其较大的比表面积，尺寸均一，均匀地分散在电极表面，极大的提高了电极表面的粗糙度。循环伏安测试表明，制备的电极在磷酸盐缓冲溶液中具有较高的电催化活性。
文档编号G01N27/30GK102305819SQ20111014092
公开日2012年1月4日 申请日期2011年5月27日 优先权日2011年5月27日
发明者方海东, 许鑫华, 郭美卿 申请人:天津大学