CN108490055A - 一种基于氧化石墨烯的高生物相容性葡萄糖生物传感器及其制备方法 - Google Patents

一种基于氧化石墨烯的高生物相容性葡萄糖生物传感器及其制备方法 Download PDF

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CN108490055A CN201810241462.0A CN201810241462A CN108490055A CN 108490055 A CN108490055 A CN 108490055A CN 201810241462 A CN201810241462 A CN 201810241462A CN 108490055 A CN108490055 A CN 108490055A
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严杰
林全愧
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Abstract

本发明公开了一种基于氧化石墨烯的高生物相容性葡萄糖生物传感器及其制备方法，包括以下步骤：将铂电极放入无水乙醇中进行超声清洗，取出放入真空干燥箱中晾干，备用；将铂电极交替浸入PANI工作液和GO溶液中，每次取出后用蒸馏水清洗，重复多次，干燥后即得到Pt/(PANI/GO)n电极；将Pt/(PANI/GO)n电极浸入至GOx溶液中，取出后用蒸馏水清洗，干燥后得到Pt/(PANI/GO)n/GOx电极，即得。本发明通过层层静电组装方法制备了基于氧化石墨烯的高生物相容性葡萄糖生物传感器，PANI/GO层状多层膜构建稳定，GOx在多层膜表面的固定性良好，其细胞相容性良好，对葡萄糖具有良好的响应性。

Description

一种基于氧化石墨烯的高生物相容性葡萄糖生物传感器及其 制备方法
技术领域
本发明涉及领域，具体涉及一种基于氧化石墨烯的高生物相容性葡萄糖生物传感器及其制备方法。
背景技术
糖尿病是一组以高血糖为特征的代谢性疾病，糖尿病时长期存在的高血糖，导致各种组织，特别是眼、肾、心脏、血管、神经的慢性损害、功能障碍。糖尿病是世界范围的难治疾病，目前尚无根治方法，但通过多种治疗手段可以控制好糖尿病。主要包括5个方面：糖尿病患者的教育，自我监测血糖，饮食治疗，运动治疗和药物治疗。其中检测血糖是判断血糖水平的便捷有效方法，医生可根据病人的血糖检测情况给出针对性个性化的治疗方案，但是采用血液样本测量葡萄糖水平的常规方法是痛苦的。因此，无创的血糖检测方法顺应时代发展，具有巨大优势，目前行之有效的无创血糖检测方法之一就是采用葡萄糖生物传感器。
目前的葡萄糖生物传感器大多采用固化酶的方法检测葡萄糖，葡萄糖酶分为葡萄糖氧化酶(GOx)和葡萄糖脱氢酶(GDH)。葡萄糖生物传感器按能量转换方式可分为电化学酶生物传感器、光化学酶生物传感器以及其他生物传感器。但目前葡萄糖生物传感器大多处于实验状态，为了得到更好的葡萄糖生物传感器，仍需要探索得到性质优良的生物传感器的基体、载体。
中国专利CN201610007745.X公开了一种一种电化学葡萄糖生物传感器的制备方法及其用于葡萄糖测试的检测方法，首先将钛酸钙纳米粒子分散在壳聚糖溶液中，配制GOD/CaTiO3/CS混合溶液；然后将制得的GOD/CaTiO3/CS混合溶液修饰到经过预处理的玻碳电极表面，即得到所述电化学葡萄糖生物传感器。但是该专利CaTiO3的生物相容性一般，电化学性能一般，循环使用次数有限。
因此，需要一种高生物相容性的、检测灵敏度高的葡萄糖生物传感器及其制备方法。
发明内容
本发明针对上述问题，提供一种基于氧化石墨烯的高生物相容性葡萄糖生物传感器及其制备方法。
本发明解决上述问题所采用的技术方案是：一种基于氧化石墨烯的高生物相容性葡萄糖生物传感器的制备方法，包括以下步骤：
步骤S1，清洗电极：将铂电极放入无水乙醇中进行超声清洗1min～3min，取出放入真空干燥箱中晾干，备用；
步骤S2，组装多层膜：将经步骤S1处理得到的铂电极交替浸入PANI工作液和GO溶液中各20min～25min，每次取出后用蒸馏水清洗1min～3min，重复多次，干燥后即得到Pt/(PANI/GO)n电极；
步骤S3，组装GOx：将步骤S2得到的Pt/(PANI/GO)n电极浸入至GOx溶液中20min～25min，取出后用蒸馏水清洗1min～3min，干燥后得到Pt/(PANI/GO)n/GOx电极，即为基于氧化石墨烯的高生物相容性葡萄糖生物传感器。
进一步地，步骤S1中，超声清洗的工作参数为：超声功率为200W～500W，超声温度为30℃～35℃。
进一步地，步骤S2中，PANI工作液的配制方法为：将PANI母液用去离子水稀释成浓度为0.1mg/mL～0.3mg/mL的溶液，再用稀盐酸溶液将稀释后的PANI溶液的pH调整至4，得到所述PANI工作液，备用。
更进一步地，PANI母液的配制方法为：将PANI溶于N,N-二甲基乙酰胺中，配制成浓度为4mg/μL～8mg/μL的PANI溶液，均匀搅拌12h～14h，再在2500rpm～5000rpm的转速条件下离心处理30min～40min，取上清液，即得所述PANI母液，保存备用。
更进一步地，稀盐酸的浓度为：0.1mol/L～0.2mol/L。
进一步地，步骤S2中，GO溶液的配制方法为：将GO用去离子水配置成浓度为0.1mg/mL～0.3mg/mL的GO溶液，超声分散20min～40min，并用浓度为0.1mol/L～0.2mol/L的NaOH溶液将配制好的溶液pH值调至9～10，得到所述GO溶液，备用。
进一步地，步骤S2中，Pt/(PANI/GO)n中n的取值为1～9。
进一步地，步骤S3中，GOx溶液的配制方法为：将GOx用PBS磷酸盐缓冲液配制浓度为1mg/mL～3mg/mL的GOx溶液。
进一步地，步骤S3中，基于氧化石墨烯的高生物相容性葡萄糖生物传感器在3℃～4℃的温度范围内保存。
本发明的另一发明目的，在于提供一种基于氧化石墨烯的高生物相容性葡萄糖生物传感器，根据上述制备方法制备而成。
本发明的优点是：
1.本发明通过层层静电组装方法制备了基于氧化石墨烯的高生物相容性葡萄糖生物传感器，PANI/GO层状多层膜构建稳定，GOx在多层膜表面的固定性良好，其细胞相容性良好，对葡萄糖具有良好的响应性；
2.本发明制备的基于氧化石墨烯的高生物相容性葡萄糖生物传感器使用时相对于有创采血具有无创、安全、快速、便捷的优点；
3.本发明制备的基于氧化石墨烯的高生物相容性葡萄糖生物传感器生物相容性良好，可借助载体镶嵌，实施检测连续性变化的血糖浓度，可以如像隐形眼镜缓释载药那样镶嵌到角膜接触镜上，却不影响眼部健康；
4.本发明制备的基于氧化石墨烯的高生物相容性葡萄糖生物传感器检测葡萄糖浓度时通过GO的固定增加其电化学性，提高检测的灵敏度。
附图说明
构成本说明书的一部分、用于进一步理解本发明的附图示出了本发明的实施方案，并与说明书一起用来说明本发明的制备流程。在附图中：
图1是本发明实施例1、实施例2、实施例4、实施例5、实施例6步骤S2制得的Pt/(PANI/GO)n电极膜层表面的紫外可见吸收光谱测试结果；
图2是本发明实施例3、实施例4步骤S2得到的Pt/(PANI/GO)n电极的多层膜材料表面的AFM测试结果；
图3是本发明实施例7、实施例8、实施例9、实施例3得到的Pt/(PANI/GO)n电极的多层膜组装及Pt/(PANI/GO)n/GOx的GOx固定过程中QCM反应的频率变化的QCM测试结果；
图4是本发明对实施例3、实施例4步骤S2得到的Pt/(PANI/GO)n电极的多层膜材料的细胞相容性的测试结果；
图5是角膜上皮细胞在本发明实施例3、实施例4步骤S2得到的Pt/(PANI/GO)n电极的多层膜材料及未经多层膜修饰PET，TCPS材料表面培养48h后的细胞形貌和分布结果；
图6是本发明实施例3制得的Pt/(PANI/GO)4.5/GOx对不同浓度葡萄糖的响应行为的测试结果；
图7是本发明实施例3制得的Pt/(PANI/GO)4.5/GOx电极的电流-时间曲线图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的实施例进行详细说明，但是本发明可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。
实施例1
一种基于氧化石墨烯的高生物相容性葡萄糖生物传感器的制备方法，包括以下步骤：
步骤S1，清洗电极：将铂电极放入无水乙醇中进行超声清洗1.5min，取出放入真空干燥箱中晾干，备用；其中，超声清洗的工作参数为：超声功率为250W，超声温度为33℃。
步骤S2，组装多层膜：将经步骤S1处理得到的铂电极交替浸入PANI工作液和GO溶液中各22min，每次取出后用蒸馏水清洗2min，干燥后即得到Pt/PANI/GO电极；其中，PANI工作液的配制方法为：将PANI母液用去离子水稀释成浓度为0.15mg/mL的溶液，再用浓度为0.15mol/L的稀盐酸溶液将稀释后的PANI溶液的pH调整至4，得到所述PANI工作液，备用；PANI母液的配制方法为：将PANI溶于N,N-二甲基乙酰胺中，配制成浓度为6mg/μL的PANI溶液，均匀搅拌12h，再在3000rpm的转速条件下离心处理35min，取上清液，即得所述PANI母液，保存备用；GO溶液的配制方法为：将GO用去离子水配置成浓度为0.1mg/mL的GO溶液，超声分散20min，并用浓度为0.1mol/L的NaOH溶液将配制好的溶液pH值调至9，得到所述GO溶液，备用；
步骤S3，组装GOx：将步骤S2得到的Pt/PANI/GO电极浸入至GOx溶液中25min，取出后用蒸馏水清洗3min，干燥后得到Pt/PANI/GO/GOx电极，即为基于氧化石墨烯的高生物相容性葡萄糖生物传感器；其中，GOx溶液的配制方法为：将GOx用PBS磷酸盐缓冲液配制浓度为1mg/mL的GOx溶液；基于氧化石墨烯的高生物相容性葡萄糖生物传感器在3℃保存。
实施例2
一种基于氧化石墨烯的高生物相容性葡萄糖生物传感器的制备方法，包括以下步骤：
步骤S1，清洗电极：将铂电极放入无水乙醇中进行超声清洗1min，取出放入真空干燥箱中晾干，备用；其中，超声清洗的工作参数为：超声功率为200W，超声温度为30℃。
步骤S2，组装多层膜：将经步骤S1处理得到的铂电极交替浸入PANI工作液和GO溶液中各20min，每次取出后用蒸馏水清洗1min，重复3次，干燥后即得到Pt/(PANI/GO)3电极；其中，PANI工作液的配制方法为：将PANI母液用去离子水稀释成浓度为0.1mg/mL的溶液，再用浓度为0.1mol/L的稀盐酸溶液将稀释后的PANI溶液的pH调整至4，得到所述PANI工作液，备用；其中，PANI母液的配制方法为：将PANI溶于N,N-二甲基乙酰胺中，配制成浓度为4mg/μL的PANI溶液，均匀搅拌12h，再在2500rpm的转速条件下离心处理30min，取上清液，即得所述PANI母液，保存备用；GO溶液的配制方法为：将GO用去离子水配置成浓度为0.1mg/mL的GO溶液，超声分散20min，并用浓度为0.1mol/L的NaOH溶液将配制好的溶液pH值调至9，得到所述GO溶液，备用；。
步骤S3，组装GOx：将步骤S2得到的Pt/(PANI/GO)3电极浸入至GOx溶液中20min，取出后用蒸馏水清洗1min，干燥后得到Pt/(PANI/GO)3/GOx电极，即为基于氧化石墨烯的高生物相容性葡萄糖生物传感器；其中，GOx溶液的配制方法为：将GOx用PBS磷酸盐缓冲液配制浓度为1mg/mL的GOx溶液；基于氧化石墨烯的高生物相容性葡萄糖生物传感器在3℃保存。
实施例3
一种基于氧化石墨烯的高生物相容性葡萄糖生物传感器的制备方法，包括以下步骤：
步骤S1，清洗电极：将铂电极放入无水乙醇中进行超声清洗2min，取出放入真空干燥箱中晾干，备用；其中，超声清洗的工作参数为：超声功率为350W，超声温度为32℃。
步骤S2，组装多层膜：将经步骤S1处理得到的铂电极交替浸入PANI工作液和GO溶液中各22min，每次取出后用蒸馏水清洗2min，重复多次，干燥后即得到Pt/(PANI/GO)4.5电极；其中，PANI工作液的配制方法为：将PANI母液用去离子水稀释成浓度为0.2mg/mL的溶液，再用浓度为0.15mol/L的稀盐酸溶液将稀释后的PANI溶液的pH调整至4，得到所述PANI工作液，备用；其中，PANI母液的配制方法为：将PANI溶于N,N-二甲基乙酰胺中，配制成浓度为6mg/μL的PANI溶液，均匀搅拌13h，再在3200rpm的转速条件下离心处理35min，取上清液，即得所述PANI母液，保存备用；GO溶液的配制方法为：将GO用去离子水配置成浓度为0.2mg/mL的GO溶液，超声分散30min，并用浓度为0.15mol/L的NaOH溶液将配制好的溶液pH值调至9.5，得到所述GO溶液，备用；
步骤S3，组装GOx：将步骤S2得到的Pt/(PANI/GO)4.5电极浸入至GOx溶液中22min，取出后用蒸馏水清洗2min，干燥后得到Pt/(PANI/GO)4.5/GOx电极，即为基于氧化石墨烯的高生物相容性葡萄糖生物传感器；其中，GOx溶液的配制方法为：将GOx用PBS磷酸盐缓冲液配制浓度为2mg/mL的GOx溶液；基于氧化石墨烯的高生物相容性葡萄糖生物传感器在3.5℃保存。
实施例4
一种基于氧化石墨烯的高生物相容性葡萄糖生物传感器的制备方法，包括以下步骤：
步骤S1，清洗电极：将铂电极放入无水乙醇中进行超声清洗2.5min，取出放入真空干燥箱中晾干，备用；其中，超声清洗的工作参数为：超声功率为400W，超声温度为31℃。
步骤S2，组装多层膜：将经步骤S1处理得到的铂电极交替浸入PANI工作液和GO溶液中各24min，每次取出后用蒸馏水清洗2min，重复5次，干燥后即得到Pt/(PANI/GO)5电极；其中，PANI工作液的配制方法为：将PANI母液用去离子水稀释成浓度为0.25mg/mL的溶液，再用浓度为0.1mol/L的稀盐酸溶液将稀释后的PANI溶液的pH调整至4，得到所述PANI工作液，备用；其中，PANI母液的配制方法为：将PANI溶于N,N-二甲基乙酰胺中，配制成浓度为7mg/μL的PANI溶液，均匀搅拌13h，再在3000rpm的转速条件下离心处理32min，取上清液，即得所述PANI母液，保存备用；
进一步地，步骤S2中，GO溶液的配制方法为：将GO用去离子水配置成浓度为0.2mg/mL的GO溶液，超声分散35min，并用浓度为0.15mol/L的NaOH溶液将配制好的溶液pH值调至10，得到所述GO溶液，备用；
步骤S3，组装GOx：将步骤S2得到的Pt/(PANI/GO)5电极浸入至GOx溶液中24min，取出后用蒸馏水清洗2min，干燥后得到Pt/(PANI/GO)5/GOx电极，即为基于氧化石墨烯的高生物相容性葡萄糖生物传感器；其中，GOx溶液的配制方法为：将GOx用PBS磷酸盐缓冲液配制浓度为2mg/mL的GOx溶液；基于氧化石墨烯的高生物相容性葡萄糖生物传感器在3.5℃保存。
实施例5
一种基于氧化石墨烯的高生物相容性葡萄糖生物传感器的制备方法，包括以下步骤：
步骤S1，清洗电极：将铂电极放入无水乙醇中进行超声清洗3min，取出放入真空干燥箱中晾干，备用；其中，超声清洗的工作参数为：超声功率为500W，超声温度为35℃。
步骤S2，组装多层膜：将经步骤S1处理得到的铂电极交替浸入PANI工作液和GO溶液中各25min，每次取出后用蒸馏水清洗3min，重复7次，干燥后即得到Pt/(PANI/GO)7电极；其中，PANI工作液的配制方法为：将PANI母液用去离子水稀释成浓度为0.15mg/mL的溶液，再用浓度为0.15mol/L的稀盐酸溶液将稀释后的PANI溶液的pH调整至4，得到所述PANI工作液，备用；PANI母液的配制方法为：将PANI溶于N,N-二甲基乙酰胺中，配制成浓度为5mg/μL的PANI溶液，均匀搅拌12.5h，再在3500rpm的转速条件下离心处理32min，取上清液，即得所述PANI母液，保存备用；GO溶液的配制方法为：将GO用去离子水配置成浓度为0.25mg/mL的GO溶液，超声分散35min，并用浓度为0.15mol/L的NaOH溶液将配制好的溶液pH值调至10，得到所述GO溶液，备用；
步骤S3，组装GOx：将步骤S2得到的Pt/(PANI/GO)7电极浸入至GOx溶液中25min，取出后用蒸馏水清洗1min，干燥后得到Pt/(PANI/GO)7/GOx电极，即为基于氧化石墨烯的高生物相容性葡萄糖生物传感器；其中，GOx溶液的配制方法为：将GOx用PBS磷酸盐缓冲液配制浓度为2mg/mL的GOx溶液；基于氧化石墨烯的高生物相容性葡萄糖生物传感器在4℃保存。
实施例6
一种基于氧化石墨烯的高生物相容性葡萄糖生物传感器的制备方法，包括以下步骤：
步骤S1，清洗电极：将铂电极放入无水乙醇中进行超声清洗2min，取出放入真空干燥箱中晾干，备用；其中，超声清洗的工作参数为：超声功率为450W，超声温度为30℃。
步骤S2，组装多层膜：将经步骤S1处理得到的铂电极交替浸入PANI工作液和GO溶液中各24min，每次取出后用蒸馏水清洗2min，重复9次，干燥后即得到Pt/(PANI/GO)9电极；其中，PANI工作液的配制方法为：将PANI母液用去离子水稀释成浓度为0.2mg/mL的溶液，再用浓度为0.1mol/L的稀盐酸溶液将稀释后的PANI溶液的pH调整至4，得到所述PANI工作液，备用；PANI母液的配制方法为：将PANI溶于N,N-二甲基乙酰胺中，配制成浓度为5mg/μL的PANI溶液，均匀搅拌12h，再在4000rpm的转速条件下离心处理30min，取上清液，即得所述PANI母液，保存备用；GO溶液的配制方法为：将GO用去离子水配置成浓度为0.1mg/mL的GO溶液，超声分散20min，并用浓度为0.1mol/L的NaOH溶液将配制好的溶液pH值调至9，得到所述GO溶液，备用；
步骤S3，组装GOx：将步骤S2得到的Pt/(PANI/GO)9电极浸入至GOx溶液中20min，取出后用蒸馏水清洗3min，干燥后得到Pt/(PANI/GO)9/GOx电极，即为基于氧化石墨烯的高生物相容性葡萄糖生物传感器；其中，GOx溶液的配制方法为：将GOx用PBS磷酸盐缓冲液配制浓度为3mg/mL的GOx溶液；基于氧化石墨烯的高生物相容性葡萄糖生物传感器在3℃保存。
实施例7
一种基于氧化石墨烯的高生物相容性葡萄糖生物传感器的制备方法，包括以下步骤：
步骤S1，清洗电极：将铂电极放入无水乙醇中进行超声清洗2min，取出放入真空干燥箱中晾干，备用；其中，超声清洗的工作参数为：超声功率为450W，超声温度为30℃。
步骤S2，组装多层膜：将经步骤S1处理得到的铂电极浸入PANI工作液中24min，取出后用蒸馏水清洗2min，干燥后即得到Pt/(PANI/GO)0.5电极；其中，PANI工作液的配制方法为：将PANI母液用去离子水稀释成浓度为0.2mg/mL的溶液，再用浓度为0.1mol/L的稀盐酸溶液将稀释后的PANI溶液的pH调整至4，得到所述PANI工作液，备用；PANI母液的配制方法为：将PANI溶于N,N-二甲基乙酰胺中，配制成浓度为5mg/μL的PANI溶液，均匀搅拌12h，再在4000rpm的转速条件下离心处理30min，取上清液，即得所述PANI母液，保存备用；
步骤S3，组装GOx：将步骤S2得到的Pt/(PANI/GO)0.5电极浸入至GOx溶液中20min，取出后用蒸馏水清洗3min，干燥后得到Pt/(PANI/GO)0.5/GOx电极，即为基于氧化石墨烯的高生物相容性葡萄糖生物传感器；其中，GOx溶液的配制方法为：将GOx用PBS磷酸盐缓冲液配制浓度为3mg/mL的GOx溶液；基于氧化石墨烯的高生物相容性葡萄糖生物传感器在3℃保存。
实施例8
一种基于氧化石墨烯的高生物相容性葡萄糖生物传感器的制备方法，包括以下步骤：
步骤S1，清洗电极：将铂电极放入无水乙醇中进行超声清洗2min，取出放入真空干燥箱中晾干，备用；其中，超声清洗的工作参数为：超声功率为450W，超声温度为30℃。
步骤S2，组装多层膜：将经步骤S1处理得到的铂电极交替浸入PANI工作液和GO溶液中各24min，每次取出后用蒸馏水清洗2min，重复1.5次，干燥后即得到Pt/(PANI/GO)1.5电极；其中，PANI工作液的配制方法为：将PANI母液用去离子水稀释成浓度为0.2mg/mL的溶液，再用浓度为0.1mol/L的稀盐酸溶液将稀释后的PANI溶液的pH调整至4，得到所述PANI工作液，备用；PANI母液的配制方法为：将PANI溶于N,N-二甲基乙酰胺中，配制成浓度为5mg/μL的PANI溶液，均匀搅拌12h，再在4000rpm的转速条件下离心处理30min，取上清液，即得所述PANI母液，保存备用；GO溶液的配制方法为：将GO用去离子水配置成浓度为0.1mg/mL的GO溶液，超声分散20min，并用浓度为0.1mol/L的NaOH溶液将配制好的溶液pH值调至9，得到所述GO溶液，备用；
步骤S3，组装GOx：将步骤S2得到的Pt/(PANI/GO)1.5电极浸入至GOx溶液中20min，取出后用蒸馏水清洗3min，干燥后得到Pt/(PANI/GO)1.5/GOx电极，即为基于氧化石墨烯的高生物相容性葡萄糖生物传感器；其中，GOx溶液的配制方法为：将GOx用PBS磷酸盐缓冲液配制浓度为3mg/mL的GOx溶液；基于氧化石墨烯的高生物相容性葡萄糖生物传感器在3℃保存。
实施例9
一种基于氧化石墨烯的高生物相容性葡萄糖生物传感器的制备方法，包括以下步骤：
步骤S1，清洗电极：将铂电极放入无水乙醇中进行超声清洗2min，取出放入真空干燥箱中晾干，备用；其中，超声清洗的工作参数为：超声功率为450W，超声温度为30℃。
步骤S2，组装多层膜：将经步骤S1处理得到的铂电极交替浸入PANI工作液和GO溶液中各24min，每次取出后用蒸馏水清洗2min，重复2.5次，干燥后即得到Pt/(PANI/GO)2.5电极；其中，PANI工作液的配制方法为：将PANI母液用去离子水稀释成浓度为0.2mg/mL的溶液，再用浓度为0.1mol/L的稀盐酸溶液将稀释后的PANI溶液的pH调整至4，得到所述PANI工作液，备用；PANI母液的配制方法为：将PANI溶于N,N-二甲基乙酰胺中，配制成浓度为5mg/μL的PANI溶液，均匀搅拌12h，再在4000rpm的转速条件下离心处理30min，取上清液，即得所述PANI母液，保存备用；GO溶液的配制方法为：将GO用去离子水配置成浓度为0.1mg/mL的GO溶液，超声分散20min，并用浓度为0.1mol/L的NaOH溶液将配制好的溶液pH值调至9，得到所述GO溶液，备用；
步骤S3，组装GOx：将步骤S2得到的Pt/(PANI/GO)2.5电极浸入至GOx溶液中20min，取出后用蒸馏水清洗3min，干燥后得到Pt/(PANI/GO)2.5/GOx电极，即为基于氧化石墨烯的高生物相容性葡萄糖生物传感器；其中，GOx溶液的配制方法为：将GOx用PBS磷酸盐缓冲液配制浓度为3mg/mL的GOx溶液；基于氧化石墨烯的高生物相容性葡萄糖生物传感器在3℃保存。
实施例10
一种基于氧化石墨烯的高生物相容性葡萄糖生物传感器的制备方法，包括以下步骤：
步骤S1，清洗电极：将铂电极放入无水乙醇中进行超声清洗2min，取出放入真空干燥箱中晾干，备用；其中，超声清洗的工作参数为：超声功率为450W，超声温度为30℃。
步骤S2，组装多层膜：将经步骤S1处理得到的铂电极交替浸入PANI工作液和GO溶液中各24min，每次取出后用蒸馏水清洗2min，重复3.5次，干燥后即得到Pt/(PANI/GO)3.5电极；其中，PANI工作液的配制方法为：将PANI母液用去离子水稀释成浓度为0.2mg/mL的溶液，再用浓度为0.1mol/L的稀盐酸溶液将稀释后的PANI溶液的pH调整至4，得到所述PANI工作液，备用；PANI母液的配制方法为：将PANI溶于N,N-二甲基乙酰胺中，配制成浓度为5mg/μL的PANI溶液，均匀搅拌12h，再在4000rpm的转速条件下离心处理30min，取上清液，即得所述PANI母液，保存备用；GO溶液的配制方法为：将GO用去离子水配置成浓度为0.1mg/mL的GO溶液，超声分散20min，并用浓度为0.1mol/L的NaOH溶液将配制好的溶液pH值调至9，得到所述GO溶液，备用；
步骤S3，组装GOx：将步骤S2得到的Pt/(PANI/GO)3.5电极浸入至GOx溶液中20min，取出后用蒸馏水清洗3min，干燥后得到Pt/(PANI/GO)3.5/GOx电极，即为基于氧化石墨烯的高生物相容性葡萄糖生物传感器；其中，GOx溶液的配制方法为：将GOx用PBS磷酸盐缓冲液配制浓度为3mg/mL的GOx溶液；基于氧化石墨烯的高生物相容性葡萄糖生物传感器在3℃保存。
实验例1
对实施例1、实施例2、实施例4、实施例5、实施例6步骤S2制得的Pt/(PANI/GO)n电极膜层表面进行紫外可见吸收光谱测试，测试结果如图1所示；其中图1中a图为PANI溶液的紫外吸收光谱；b图为不同组装层数的PANI/GO多层膜的紫外吸收光谱；其中b图中插图为600nm处特征吸收峰的吸收值所做的线性拟合。氧化石墨烯在波长在270nm处有特征峰，聚苯胺在波长在325nm处及620nm处有特征峰。
由图1可知，实施例1、实施例2、实施例4、实施例5、实施例6制得的Pt/(PANI/GO)n电极膜层均在290nm～320nm的紫外光区以及600nm处的可见光区有吸收峰，且在290nm～320nm的紫外光区的特征吸收峰明显高于600nm处可见光区的特征吸收峰，说明本申请制得的Pt/(PANI/GO)n电极多层膜构建成功。
实验例2
对实施例3、实施例4步骤S2得到的Pt/(PANI/GO)n电极的多层膜材料表面进行AFM测试，测试结果如图2所示。其中图2中a图为PET基材的表面形貌图；b图是Pt/(PANI/GO)4.5的表面形貌图；c图是Pt/(PANI/GO)5的表面形貌图。根据AFM测试计算得到各材料表面的粗糙度，计算结果如表1所示。
由图2可知，实施例3、实施例4步骤S2得到的Pt/(PANI/GO)4.5、Pt/(PANI/GO)5的多层膜材料表面均匀，实施例3步骤S2得到的Pt/(PANI/GO)4.5比实施例4步骤S2得到的Pt/(PANI/GO)5的表面更加光滑。说明本申请制得的Pt/(PANI/GO)n电极多层膜的自组装效果优异。
表1各材料表面粗糙度计算结果(RMS)
*为AFM扫描时的扫描范围。
由表1所示，Pt/(PANI/GO)4.5的表面粗糙度明显小于Pt/(PANI/GO)5，说明Pt/(PANI/GO)4.5表面的PANI薄膜表面的粗糙度小于Pt/(PANI/GO)5表面的GO薄膜的粗糙度，进一步说明了本申请制得的Pt/(PANI/GO)n电极多层膜的自组装效果优异。
实验例3
对实施例7、实施例8、实施例9、实施例3得到的Pt/(PANI/GO)n电极的多层膜组装及Pt/(PANI/GO)n/GOx的GOx固定过程中QCM反应的频率变化进行QCM测试，测试结果如图3所示。
如图3所示，石英晶体的频率量改变随着组装过程进行逐渐上升，并呈现线性增长的趋势，与紫外可见吸收光谱分析的结果相一致，在(PANi/GO)4.5多层膜上组装GOx后，石英晶体的频率改变量进一步增长，这说明了GOx在其表面的成功固定。
实验例4
对实施例3、实施例4步骤S2得到的Pt/(PANI/GO)n电极的多层膜材料的细胞相容性进行测试，测试结果如图4、图5所示。图4中a图为Pt/(PANI/GO)n多层膜表面人角膜上皮细胞的细胞活力，b图为Pt/(PANI/GO)n多层膜表面人角膜上皮细胞的细胞粘附和细胞增殖行为。其中Pt/(PANI/GO)4.5为以PANi为最外层的多层膜，Pt/(PANI/GO)5为以GO为最外层的多层膜，未修饰多层膜的PET和TCPS为对照，由图4可知，本申请制得的Pt/(PANI/GO)n的细胞生物相容性良好。
图5为角膜上皮细胞在实施例3、实施例4步骤S2得到的Pt/(PANI/GO)n电极的多层膜材料及未经多层膜修饰PET，TCPS材料表面培养48h后的细胞形貌和分布结果，由图5可知，表面修饰Pt/(PANI/GO)n多层膜后能显著促进角膜上皮细胞在其表面的粘附增殖，同时保持良好的“铺路石”状形态。这说明Pt/(PANI/GO)n多层膜具有良好的细胞相容性。
实验例5
对实施例3制得的Pt/(PANI/GO)4.5/GOx对不同浓度葡萄糖的响应行为进行测试，测试结果如图6所示。
由图6中a图可知，实施例3制得的Pt/(PANI/GO)4.5/GOx对葡萄糖具有良好的响应性，随着葡萄糖浓度的升高，响应变大，直到葡萄糖浓度为20mM时峰电流趋于稳定，继续升高葡萄糖浓度，其峰电流升高不明显。图6中b图显示了扫描速度对Pt/(PANI/GO)4.5/GOx修饰的铂电极的影响，在研究的扫描速度范围内，Pt/(PANI/GO)4.5/GOx修饰的铂电极在400mV电压下，1mM葡萄糖溶液的峰电流与扫描速度呈线性相关。线性方程为j＝0.00349v+0.355(其中j电流密度，即单位面积电流大小，mA/cm2；v为扫描速度，mV/s)，R2＝0.99003，这表明Pt/(PANI/GO)4.5/GOx修饰的铂电极是受电表面过程控制的。
实验例6
对实施例3制得的Pt/(PANI/GO)4.5/GOx的电极进行电流-时间测试(扫描电压＝0.4V，0.04M PBS)，得到电极电流-时间曲线图，如图7所示。图7中a图表示大浓度范围的电流-时间曲线，b图表示小浓度范围的电流-时间曲线。
由图7可知，实施例3制得的Pt/(PANI/GO)4.5/GOx在大浓度范围和小浓度范围均对葡萄糖具有良好的响应性。
以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种基于氧化石墨烯的高生物相容性葡萄糖生物传感器的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤S1，清洗电极：将铂电极放入无水乙醇中进行超声清洗1min～3min，取出放入真空干燥箱中晾干，备用；
步骤S2，组装多层膜：将经步骤S1处理得到的铂电极交替浸入PANI工作液和GO溶液中各20min～25min，每次取出后用蒸馏水清洗1min～3min，重复多次，干燥后即得到Pt/(PANI/GO)n电极；
步骤S3，组装GOx：将步骤S2得到的Pt/(PANI/GO)n电极浸入至GOx溶液中20min～25min，取出后用蒸馏水清洗1min～3min，干燥后得到Pt/(PANI/GO)n/GOx电极，即为基于氧化石墨烯的高生物相容性葡萄糖生物传感器。
2.根据权利要求1所述的基于氧化石墨烯的高生物相容性葡萄糖生物传感器的制备方法，其特征在于，步骤S1中，所述超声清洗的工作参数为：超声功率为200W～500W，超声温度为30℃～35℃。
3.根据权利要求1所述的基于氧化石墨烯的高生物相容性葡萄糖生物传感器的制备方法，其特征在于，步骤S2中，所述PANI工作液的配制方法为：将PANI母液用去离子水稀释成浓度为0.1mg/mL～0.3mg/mL的溶液，再用稀盐酸溶液将稀释后的PANI溶液的pH调整至4，得到所述PANI工作液，备用。
4.根据权利要求3所述的基于氧化石墨烯的高生物相容性葡萄糖生物传感器的制备方法，其特征在于，所述PANI母液的配制方法为：将PANI溶于N,N-二甲基乙酰胺中，配制成浓度为4mg/μL～8mg/μL的PANI溶液，均匀搅拌12h～14h，再在2500rpm～5000rpm的转速条件下离心处理30min～40min，取上清液，即得所述PANI母液，保存备用。
5.根据权利要求3所述的基于氧化石墨烯的高生物相容性葡萄糖生物传感器的制备方法，其特征在于，所述稀盐酸的浓度为：0.1mol/L～0.2mol/L。
6.根据权利要求1所述的基于氧化石墨烯的高生物相容性葡萄糖生物传感器的制备方法，其特征在于，步骤S2中，所述GO溶液的配制方法为：将GO用去离子水配置成浓度为0.1mg/mL～0.3mg/mL的GO溶液，超声分散20min～40min，并用浓度为0.1mol/L～0.2mol/L的NaOH溶液将配制好的溶液pH值调至9～10，得到所述GO溶液，备用。
7.根据权利要求1所述的基于氧化石墨烯的高生物相容性葡萄糖生物传感器的制备方法，其特征在于，步骤S2中，所述Pt/(PANI/GO)n中n的取值为1～9。
8.根据权利要求1所述的基于氧化石墨烯的高生物相容性葡萄糖生物传感器的制备方法，其特征在于，步骤S3中，所述GOx溶液的配制方法为：将GOx用PBS磷酸盐缓冲液配制浓度为1mg/mL～3mg/mL的GOx溶液。
9.根据权利要求1所述的基于氧化石墨烯的高生物相容性葡萄糖生物传感器的制备方法，其特征在于，步骤S3中，所述基于氧化石墨烯的高生物相容性葡萄糖生物传感器在3℃～4℃的温度范围内保存。
10.一种基于氧化石墨烯的高生物相容性葡萄糖生物传感器，其特征在于，根据权利要求1～9中任一项所述的制备方法制备而成。
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