CN102305819A - 一种葡萄糖传感器电极及制备方法 - Google Patents

Abstract

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。

Description

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：氯铂酸、醋酸铅、盐酸，其中氯铂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。

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 NeedleElectrode，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-Pb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。铂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，均匀地分散在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。

附图说明

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℃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：氯铂酸、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铂酸∶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℃保存待用。

实施例2

配制浓度为l mg/ml的电解液，电解液组成为：氯铂酸、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铂酸∶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100w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℃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100nm。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：氯铂酸、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铂酸∶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100w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℃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(EDS)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Fe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。

实施例4

配制浓度为5mg/ml的电解液，电解液组成为：氯铂酸、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铂酸∶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10mA、沉积时间为30分钟，在上述配置的电解液中，恒电流超声波震荡150w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℃保存待用。

将不锈钢针灸针电极和上述实施例1-4在不同条件下制备的经过沉积后的电极在0.2M pH＝7.0磷酸盐缓冲溶液中，进行电化学测试。进行的电化学测试采用三电极测试体系：以不锈钢针电极或者沉积后的电极为工作电极，Pt丝电极(直径lmm)为辅助电极，饱和甘汞电极为参比电极，设定电压范围在-0.4～0.6V内，在pH为7.0的磷酸盐缓冲溶液中进行循环伏安扫描，得到如附图所示的循环伏安曲线，可以看出在相同的扫描速率，在不同电解液浓度、不同的电沉积电流及不同的时间下，制备的电极电极显示出了不同的循环伏安行为。本发明的技术方案可在电极表面均匀地分散Pt-Pb合金颗粒，尺寸均一，极大地提高了电极表面的粗糙度和在磷酸盐缓冲溶液中的电催化活性。

以上对本发明做了示例性的描述，应该说明的是，在不脱离本发明的核心的情况下，任何简单的变形、修改或者其他本领域技术人员能够不花费创造性劳动的等同替换均落入本发明的保护范围。

Claims (8)

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-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：氯铂酸、醋酸铅、盐酸，其中氯铂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-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：氯铂酸、醋酸铅、盐酸，其中氯铂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。

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