CN115389596A - 一种无酶型葡萄糖电化学检测试纸及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种无酶型葡萄糖电化学检测试纸及其制备方法，所述制备方法包括：制备图案化电极层：对旋涂在电极基片上的光刻胶进行图案化处理并镀上电极层得到图案化电极层；制备初步检测电极：采用电化学沉积法在图案化电极层上镀铁钴镍/还原氧化石墨烯复合薄膜；制备电化学检测电极：在初步检测电极的表面形成Nafion层/Nafion+聚氯三氟乙烯混合层/2‑甲基丙烯酰氧乙基磷酰胆碱复合层；制备无酶型葡萄糖电化学检测试纸：将电化学检测电极贴附双面胶和亲水膜。本发明的优点在于，本发明提供的无酶型葡萄糖电化学检测试纸的环境抗干扰能力和稳定性较强、灵敏度较高以及电催化性能优异。

Description

一种无酶型葡萄糖电化学检测试纸及其制备方法

技术领域

本发明涉及电化学检测技术领域，具体涉及一种无酶型葡萄糖电化学检测试纸及其制备方法。

背景技术

糖尿病是胰岛素分泌不足或者身体不能有效利用胰岛素而引起的疾病，血糖浓度是诊断和治疗糖尿病的重要指标。糖尿病患者往往通过自我监测血糖浓度，并根据血糖浓度注射适量的胰岛素，以使自身的血糖保持在人体正常水平，从而减轻糖尿病并发症的发病程度。因此，葡萄糖定量检测在糖尿病的诊断和治疗中具有重要意义。此外，葡萄糖定量检测还可以被应用于食品安全检测、生物发酵控制以及化学工业等领域。

现有技术中，葡萄糖电化学传感器能够实现实时检测，且此类传感器具有可靠性高、易于微型化、样品消耗少、操作简单、响应时间快以及成本低等显著优势。因此，通常采用葡萄糖电化学传感器对葡萄糖进行定量检测。葡萄糖电化学传感器主要包括酶型葡萄糖电化学传感器和无酶型葡萄糖电化学传感器：酶型葡萄糖电化学传感器具有较好的专一性，且其灵敏度高、线性范围宽，但是由于天然酶的活性容易受到外部环境的影响，从而导致此类传感器在生产、运输、保存以及使用的过程中不稳定，尤其会影响生物发酵过程中对葡萄糖浓度的监测；无酶型葡萄糖电化学传感器采用有类酶性质的电活性材料，从而不依赖于生物分子的电催化活性，故而此类传感器具有寿命长、稳定性好、结构简单以及很少受到环境影响等特点。因此，无酶型葡萄糖电化学传感器受到研究人员的广泛关注。

其中，对于无酶型葡萄糖电化学传感器，电极材料是决定其性能的关键因素。基于金属纳米材料的无酶型葡萄糖电化学传感器虽然已经取得了一定进展，但是，采用常规溶剂或者水热的方法制备的金属纳米材料普遍存在合成温度相对较高，且电极制备的过程复杂等问题。因此，优化电极材料的制备方法对提高无酶型葡萄糖电化学传感器的优异性具有重要意义。

综上所述，急需一种能够提高无酶型葡萄糖电化学传感器的灵敏度、稳定性以及抗干扰能力的电化学检测试纸及其制备方法，以解决现有技术中存在的问题。

发明内容

本发明目的在于提供一种无酶型葡萄糖电化学检测试纸的制备方法，能够提高无酶型葡萄糖电化学传感器的灵敏度、稳定性以及抗干扰能力，具体技术方案如下：

一种无酶型葡萄糖电化学检测试纸的制备方法，具体包括如下步骤：

步骤S1：制备图案化电极层，具体是：在电极基片旋涂光刻胶，并对所述光刻胶进行图案化处理，形成图案化电极基片；在图案化电极基片上镀上电极层得到图案化电极层；

步骤S2：制备初步检测电极，具体是：采用电化学沉积法在图案化电极层上镀铁钴镍/还原氧化石墨烯复合薄膜，得到初步检测电极；其中，电化学沉积的条件为：沉积电位为-0.2V~-0.8V，沉积时间为50~1000s，沉积温度为10℃~50℃；

步骤S3：制备电化学检测电极，具体是：在初步检测电极的表面依次滴涂Nafion层溶液、Nafion+聚氯三氟乙烯混合层溶液以及2-甲基丙烯酰氧乙基磷酰胆碱层溶液，烘干得到电化学检测电极；其中，Nafion层溶液、Nafion+聚氯三氟乙烯混合层溶液以及2-甲基丙烯酰氧乙基磷酰胆碱层溶液的滴涂量均为1~100uL，烘干温度为40℃~80℃；

步骤S4：制备无酶型葡萄糖电化学检测试纸，具体是：将电化学检测电极贴附双面胶和亲水膜，得到无酶型葡萄糖电化学检测试纸。

优选的，步骤S1中还包括对电极基片进行预处理，具体是：将电极基片依次放置在丙酮、乙醇以及超纯水中进行超声清洗，清洗完毕后放置于50℃~70℃的环境下进行烘干处理，获得预处理后的电极基片；其中，电极基片的材质为玻璃、陶瓷、聚合物或者塑料中的任意一种。

优选的，步骤S1中在图案化电极基片上镀上电极层的具体操作是：采用磁控溅射在图案化电极基片上镀上电极层；其中，磁控溅射的条件为：溅射腔本底气压为1.5×10^-5 ~3.5×10^-5 Pa，溅射过程中氩气气压为0.25~0.45 Pa，射频电源功率为0.1~1kW，沉积时间为15~60min。

优选的，步骤S2中电化学沉积法的具体操作是：将图案化电极层作为工作电极，将Pt片电极作为对电极，将甘汞电极作为参比电极，放置于含有电镀液的电镀槽内，对图案化电极层进行电化学沉积处理。

优选的，所述电镀液的pH值为2.0~5.0，电镀液包含硫酸亚铁、硫酸钴、硫酸镍、还原氧化石墨烯、硼酸、抗氧化剂以及络合剂；其中，硫酸亚铁的浓度为0.001~0.3mol/L，硫酸钴的浓度为0.001~0.3mol/L，硫酸镍的浓度为0.001~0.3mol/L，还原氧化石墨烯的浓度为0.001~5g/L，硼酸的浓度为0.001~0.8mol/L，抗氧化剂的浓度为0.001~5g/L，络合剂的浓度为0.001~10g/L。

优选的，所述抗氧化剂包含抗坏血酸，所述络合剂包含甘氨酸和糖精；其中，抗坏血酸的浓度为0.001~5g/L，甘氨酸的浓度为0.001~5g/L，糖精的浓度为0.001~5g/L。

优选的，所述Nafion层溶液中，Nafion的质量分数为2~10%，无水乙醇的质量分数为90~98%；

所述Nafion+聚氯三氟乙烯混合层溶液中，Nafion的质量分数为1~10%，聚氯三氟乙烯的质量分数为1~10%，无水乙醇的质量分数为80~98%；

所述2-甲基丙烯酰氧乙基磷酰胆碱层溶液中，2-甲基丙烯酰氧乙基磷酰胆碱的质量分数为0.05~1%，无水乙醇的质量分数为99~99.95%。

优选的，所述Nafion层溶液中，Nafion的质量分数为5%，无水乙醇的质量分数为95%；

所述Nafion+聚氯三氟乙烯混合层溶液中，Nafion的质量分数为1.5%，聚氯三氟乙烯的质量分数为5.5%，无水乙醇的质量分数为93%；

所述2-甲基丙烯酰氧乙基磷酰胆碱层溶液中，2-甲基丙烯酰氧乙基磷酰胆碱的质量分数为0.1%，无水乙醇的质量分数为99.9%。

本发明还提供了一种无酶型葡萄糖电化学检测试纸，具体技术方案如下：

一种如上述制备方法制得的无酶型葡萄糖电化学检测试纸，包括电极基片，所述电极基片上镀有图案化电极层，所述图案化电极层上镀有铁钴镍/还原氧化石墨烯复合薄膜，所述铁钴镍/还原氧化石墨烯复合薄膜表面上滴涂有Nafion层/Nafion+聚氯三氟乙烯混合层/2-甲基丙烯酰氧乙基磷酰胆碱复合层，所述Nafion层/Nafion+聚氯三氟乙烯混合层/2-甲基丙烯酰氧乙基磷酰胆碱复合层上贴附有亲水膜；

其中，所述图案化电极层包含工作电极底层和对电极底层，工作电极底层的面积为1~10mm²，对电极底层的线条宽度为1~10mm。

优选的，还包括绝缘层和气孔，所述绝缘层设于与环境接触的图案化电极层上，所述气孔设于亲水膜上。

应用本发明的技术方案，具有以下有益效果：

（1）本发明提供的无酶型葡萄糖电化学检测试纸的环境抗干扰能力和稳定性较强，其机理在于，所述无酶型葡萄糖电化学检测试纸中采用铁钴镍/还原氧化石墨烯复合薄膜作为电子媒介体，该复合薄膜具有类酶性质，以具有类酶性质的复合薄膜代替酶制剂的加入，制得的无酶型葡萄糖电化学检测试纸受环境影响较小，测试持续时间长，故而其环境抗干扰能力和稳定性较强；

（2）本发明提供的无酶型葡萄糖电化学检测试纸的灵敏度较高，其机理在于，铁钴镍/还原氧化石墨烯复合薄膜作为电子媒介体，结合了铁、钴以及镍对葡萄糖优良的无酶电催化能力以及还原氧化石墨烯的高电子转移能力；所述复合薄膜与图案化电极层紧密相连，提高了电子的转移速率；同时，所述复合薄膜上滴涂有Nafion层/Nafion+聚氯三氟乙烯混合层/2-甲基丙烯酰氧乙基磷酰胆碱复合层，能够有效阻止血液或者细胞外液中的干扰成分进入该复合薄膜的表面，有助于电化学检测电极对葡萄糖的选择性；

（3）本发明提供的无酶型葡萄糖电化学检测试纸的电催化性能更优异，其机理在于，在采用电化学沉积法制备铁钴镍/还原氧化石墨烯复合薄膜时，电镀液中可以添加硼酸和络合剂；通过添加硼酸，可以有效抑制电化学沉积速率；通过添加络合剂，可以有效去除复合薄膜中的应力，从而使得电化学沉积的复合薄膜更加均匀；同时，采用电化学沉积方法可以使得复合薄膜形成粗糙表面，能够增加工作电极的比表面积，从而增强电催化能力。

除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本发明作进一步详细的说明。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是本发明优选实施例1提供的无酶型葡萄糖电化学检测试纸的制备方法的流程示意图；

图2是本发明优选实施例1对应的无酶型葡萄糖电化学检测试纸的纵向剖面结构示意图；

图3是图2提供的无酶型葡萄糖电化学检测试纸的俯视结构示意图；

其中，1、电极基片，2、图案化电极层，3、铁钴镍/还原氧化石墨烯复合薄膜，4、Nafion层/Nafion+聚氯三氟乙烯混合层/2-甲基丙烯酰氧乙基磷酰胆碱复合层，5、亲水膜，6、绝缘层，7、气孔；

001-图案化光刻胶，002-溅射镀膜，003-图案化电极，004-电化学沉积，005-滴涂保护膜，006-贴附绝缘层，007-粘贴双面胶和亲水膜，008-电镀液。

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，但是本发明可以根据权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。

实施例1：

本实施例提供了一种无酶型葡萄糖电化学检测试纸的制备方法，参见图1，具体包括如下流程：图案化光刻胶001（其中：阴影部分为光刻胶，空白部分为电极图图形）、溅射镀膜002（其中：溅射镀膜层会同时覆盖满电极图层和光刻胶图层）、图案化电极003（其中去除光刻胶只留下溅射的电极区域）、电化学沉积004电镀液201（优选电镀液为镀铁钴镍/还原氧化石墨烯即FeCoNi-rGO；只在电极的表面沉积形成镀铁钴镍/还原氧化石墨烯复合薄膜）、滴涂保护膜005（保护膜具体优选Nafion层/Nafion+聚氯三氟乙烯混合层/2-甲基丙烯酰氧乙基磷酰胆碱复合层）、贴附绝缘层006、以及粘贴双面胶和亲水膜007，完成后进行测试008；具体的，所述无酶型葡萄糖电化学检测试纸的制备方法具体包括如下步骤：

步骤S1：制备图案化电极层，具体是：在电极基片旋涂光刻胶，并对所述光刻胶进行图案化处理，形成图案化电极基片；在图案化电极基片上镀上电极层得到图案化电极层；

其中，为了增强光刻胶薄膜与电极基片之间的附着力，需要对电极基片进行预处理，具体是：将电极基片依次放置在丙酮、乙醇以及超纯水中进行超声清洗，清洗完毕后放置于50℃~70℃的环境下进行烘干处理，获得预处理后的电极基片；

具体的，电极基片的材质为玻璃、陶瓷、聚合物或者塑料中的任意一种；进一步的，将电极基片优选为柔性耐高温绝缘聚合物；

具体的，旋涂光刻胶后，通过前烘工艺，挥发去除光刻胶薄膜中的残留溶剂，并通过对光刻胶薄膜进行曝光和显影，形成图案化光刻胶；进一步的，为了增强光刻胶对电极基片的附着力，还需要对电极基片进行高温处理；

其中，为了增加电极基片和图案化电极层之间的附着力，在图案化电极基片上镀上电极层的具体操作是：采用磁控溅射在图案化电极基片上镀上电极层；其中，磁控溅射的条件为：溅射腔本底气压为1.5×10^-5 ~3.5×10^-5 Pa，溅射过程中氩气气压为0.25~0.45Pa，射频电源功率为0.1~1kW，沉积时间为15~60min；具体的，所述磁控溅射还可以被替换为蒸镀工艺；

具体的，所述电极层的材质为铂、金或者钯金中的任意一种。

步骤S2：制备初步检测电极，具体是：采用电化学沉积法在图案化电极层上镀铁钴镍/还原氧化石墨烯复合薄膜，得到初步检测电极；其中，电化学沉积的条件为：沉积电位为-0.2V~-0.8V，沉积时间为50~1000s，沉积温度为10℃~50℃；

具体的，在制备初步检测电极前，将图案化电极层依次在丙酮、乙醇和蒸馏水中超声清洗，然后烘干；将Pt片电极依次在稀硫酸和蒸馏水中清洗，然后烘干；

其中，电化学沉积法的具体操作是：将图案化电极层作为工作电极，将Pt片电极作为对电极，将甘汞电极作为参比电极，放置于含有电镀液的电镀槽内，对图案化电极层进行电化学沉积处理；

具体的，所述电镀液的pH值为2.0~5.0，电镀液包含硫酸亚铁、硫酸钴、硫酸镍、还原氧化石墨烯、硼酸、抗氧化剂以及络合剂；其中，硫酸亚铁的浓度为0.001~0.3mol/L，硫酸钴的浓度为0.001~0.3mol/L，硫酸镍的浓度为0.001~0.3mol/L，还原氧化石墨烯的浓度为0.001~5g/L，硼酸的浓度为0.001~0.8mol/L，抗氧化剂的浓度为0.001~5g/L，络合剂的浓度为0.001~10g/L；进一步的，所述抗氧化剂包含抗坏血酸，所述络合剂包含甘氨酸和糖精；其中，抗坏血酸的浓度为0.001~5g/L，甘氨酸的浓度为0.001~5g/L，糖精的浓度为0.001~5g/L。

步骤S3：制备电化学检测电极，具体是：在初步检测电极表面依次滴涂Nafion层溶液、Nafion+聚氯三氟乙烯混合层溶液以及2-甲基丙烯酰氧乙基磷酰胆碱层溶液，烘干得到电化学检测电极；其中，Nafion层溶液、Nafion+聚氯三氟乙烯混合层溶液以及2-甲基丙烯酰氧乙基磷酰胆碱层溶液的滴涂量均为1~100uL，烘干温度为40℃~80℃；

进一步的，在滴涂Nafion层溶液、滴涂Nafion+聚氯三氟乙烯混合层溶液以及滴涂2-甲基丙烯酰氧乙基磷酰胆碱层溶液后，还需要对滴涂溶液后的初步检测电极表面进行烘干处理；其中，烘干温度均为40℃~80℃；

具体的，所述Nafion层溶液中，Nafion的质量分数为2~10%，无水乙醇的质量分数为90~98%；所述Nafion+聚氯三氟乙烯混合层溶液中，Nafion的质量分数为1~10%，聚氯三氟乙烯的质量分数为1~10%，无水乙醇的质量分数为80~98%；所述2-甲基丙烯酰氧乙基磷酰胆碱层溶液中，2-甲基丙烯酰氧乙基磷酰胆碱的质量分数为0.05~1%，无水乙醇的质量分数为99~99.95%；

进一步的，所述Nafion层溶液中，Nafion的质量分数为5%，无水乙醇的质量分数为95%；所述Nafion+聚氯三氟乙烯混合层溶液中，Nafion的质量分数为1.5%，聚氯三氟乙烯的质量分数为5.5%，无水乙醇的质量分数为93%；所述2-甲基丙烯酰氧乙基磷酰胆碱层溶液中，2-甲基丙烯酰氧乙基磷酰胆碱的质量分数为0.1%，无水乙醇的质量分数为99.9%；

具体的，电化学检测电极上形成的Nafion层/Nafion+聚氯三氟乙烯混合层/2-甲基丙烯酰氧乙基磷酰胆碱复合层可以有效阻止血液或者细胞外液中大部分干扰成分进入镀铁钴镍/还原氧化石墨烯复合薄膜表面，有助于提高检测电极对葡萄糖的选择性。

步骤S4：制备无酶型葡萄糖电化学检测试纸，具体是：将电化学检测电极贴附双面胶和亲水膜，得到无酶型葡萄糖电化学检测试纸。

以上述制备方法制备无酶型葡萄糖电化学检测试纸，具体操作如下：

1）、将PDMS电极基片依次放置在丙酮、乙醇以及超纯水中进行超声清洗，清洗完毕后放置于50℃~70℃的环境下进行烘干处理；

2）、对上述处理后的PDMS电极基片旋涂光刻胶；对光刻胶进行曝光和显影，形成图案化光刻胶；通过磁控溅射法在图案化光刻胶上镀上一层铂电极，并将光刻胶从电极基片表面去除，得到图案化电极层；其中，溅射腔本底气压为2×10^-5 Pa，溅射过程中氩气气压为0.35 Pa，射频电源功率为0.13kW，沉积时间为35min；

3）、将图案化电极层依次在丙酮、乙醇和蒸馏水中超声清洗，然后烘干，将Pt片电极依次在稀硫酸和蒸馏水中清洗，然后烘干；

4）、在蒸馏水中依次加入0.05mol/L硫酸亚铁、0.05mol/L硫酸钴、0.05mol/L硫酸镍、0.05g/L还原氧化石墨烯、0.3mol/L硼酸、1.1g/L抗坏血酸、1.2g/L糖精、1.1g/L甘氨酸；经磁力搅拌，调节溶液的pH值为3.5，形成电镀液；

5）、将图案化电极层、Pt片电极以及甘汞电极分别作为工作电极、对电极以及参比电极，连接好电路，放置装有电镀液的电镀槽中，采用电化学沉积法在图案化电极层上电镀铁钴镍/还原氧化石墨烯复合薄膜，电镀完成后清洗，烘干，得到初步检测电极；其中，电化学沉积的条件为：沉积电位为-1.35V，沉积时间为300s，沉积温度为30℃；

6）、在初步检测电极表面依次滴涂1~100uLNafion层溶液、1~100uLNafion+聚氯三氟乙烯混合层溶液以及1~100uL2-甲基丙烯酰氧乙基磷酰胆碱层溶液，在40℃~80℃的环境下烘干得到电化学检测电极；

7）、将电化学检测电极贴附双面胶和亲水膜，得到无酶型葡萄糖电化学检测试纸。

实施例2：

将磁控溅射的条件修改为：溅射腔本底气压为3.5×10^-5 Pa，溅射过程中氩气气压为0.45 Pa，射频电源功率为1kW，沉积时间为60min；将电化学沉积的条件修改为：沉积电位为-0.8V，沉积时间为1000s，沉积温度为50℃；

其他步骤、参数以及条件均与实施例1中的一致。

实施例3：

将磁控溅射的条件修改为：溅射腔本底气压为1.5×10^-5 Pa，溅射过程中氩气气压为0.25 Pa，射频电源功率为0.1kW，沉积时间为15min；将电化学沉积的条件修改为：沉积电位为-0.2V，沉积时间为50s，沉积温度为10℃；

其他步骤、参数以及条件均与实施例1中的一致。

实施例4：

在蒸馏水中依次加入0.001mol/L硫酸亚铁、0.001mol/L硫酸钴、0.001mol/L硫酸镍、0.001g/L还原氧化石墨烯、0.001mol/L硼酸、0.001g/L抗坏血酸、0.001g/L甘氨酸、0.001g/L糖精；经磁力搅拌，调节溶液的pH值为2.0，形成电镀液；

其他步骤、参数以及条件均与实施例1中的一致。

实施例5：

在蒸馏水中依次加入0.3mol/L硫酸亚铁、0.3mol/L硫酸钴、0.3mol/L硫酸镍、5g/L还原氧化石墨烯，0.8mol/L硼酸，5g/L抗坏血酸，5g/L甘氨酸，5g/L糖精；经磁力搅拌，调节溶液的pH值为5.0，形成电镀液；

其他步骤、参数以及条件均与实施例1中的一致。

对比例1：

采用市售葡萄糖电化学检测试纸；其中，对于所述市售葡萄糖电化学检测试纸，只需要对比其长期稳定性以及环境抗逆功能。

对比例2：

省略电化学沉积法在图案化电极层上电镀铁钴镍/还原氧化石墨烯复合薄膜的步骤；

其他步骤、参数以及条件均与实施例1中的一致。

以实施例1提供的制备方法制得的无酶型葡萄糖电化学检测试纸为例，参见图2和图3，实施例1对应的无酶型葡萄糖电化学检测试纸包括电极基片1，所述电极基片1上镀有图案化电极层2，所述图案化电极层2上镀有铁钴镍/还原氧化石墨烯复合薄膜3，所述铁钴镍/还原氧化石墨烯复合薄膜3表面上滴涂有Nafion层/Nafion+聚氯三氟乙烯混合层/2-甲基丙烯酰氧乙基磷酰胆碱复合层4，所述Nafion层/Nafion+聚氯三氟乙烯混合层/2-甲基丙烯酰氧乙基磷酰胆碱复合层4上贴附有亲水膜5；

具体的，还包括绝缘层6和气孔7，所述绝缘层6设于与环境接触的图案化电极层2上，所述气孔7设于亲水膜5上；其中，所述图案化电极层2包含工作电极底层和对电极底层，工作电极底层的面积为1~10mm²，对电极底层的线条宽度为1~10mm。

将实施例1~实施例5以及对比例1~对比例2对应的无酶型葡萄糖电化学检测试纸与配套电化学检验仪配合使用，分别进行定码和验码，具体操作如下：

1）、配置含有0.1 mol/L NaOH的不同葡萄糖浓度的溶液样本，葡萄糖浓度分别为0.5mmol/L、1mmol/L、2mmol/L、4mmol/L、8mmol/L以及12mmol/L；

2）、测试含有0.1 mol/L NaOH的不同葡萄糖浓度的溶液样本的电流值和0.1 mol/L NaOH溶液的电流值，并将不同浓度葡萄糖含量对应的电流信号作为纵坐标，对应的葡萄糖浓度作为横坐标，拟合求得一元一次方程，得电流-浓度曲线方程，即定码方程，并计算其电流-浓度之间的灵敏度（因对比例1-2为市售电极，测试溶液不同，此处不示意灵敏度），数据见表1：

表1 灵敏度汇总表

3）、将对应的定码方程烧录到电化学检验仪中，经含有0.1 mol/L NaOH的不同浓度葡萄糖的溶液样本测试，记录测量结果，计算准确度及精密度（因对比例1-2为市售电极，测试溶液不同，此处不示意准确度及精密度），具体数据见下表2：

表2 准确度及精密度汇总表

参见表1和表2，采用本发明提供的制备方法制得的无酶型葡萄糖电化学检测试纸，测试背景电流小，平均灵敏度在90%以上，且其相对偏差控制在6.5%以内、精密度CV控制在4.5%以内；其机理在于：实施例1~实施例5所对应的无酶型葡萄糖电化学检测试纸中，采用铁钴镍/还原氧化石墨烯复合薄膜作为电子媒介体，结合了铁、钴以及镍对葡萄糖优良的无酶电催化能力以及还原氧化石墨烯的高电子转移能力，能够有效地提高无酶型葡萄糖电化学检测的灵敏度。

因此，采用本发明提供的制备方法制得的无酶型葡萄糖电化学检测试纸可以提升和改善葡萄糖电化学检测试纸的灵敏度和精密度。

对实施例1~实施例5以及对比例1~对比例2对应的无酶型葡萄糖电化学检测试纸进行抗干扰物质筛查，具体操作如下：选取常见的干扰物质，如Vc、对乙酰氨基酚、龙胆酸、还原性谷胱甘肽、碘解磷定以及左旋多巴，测试实施例1~实施例5以及对比例1~对比例2对应的无酶型葡萄糖电化学检测试纸的抗干扰能力强弱，具体汇总数据见下表3：

表3 干扰物筛查数据汇总表

参见表3，本发明提供的制备方法制得的无酶型葡萄糖电化学检测试纸抗干扰能力较强，其机理在于，本发明提供的制备方法中未加入酶制剂，因此，无酶型葡萄糖电化学检测试纸受环境影响较小，测试持续时间长；同时，本发明采用电沉积的铁钴镍/还原氧化石墨烯复合薄膜作为电子介体，并以Nafion层/Nafion+聚氯三氟乙烯混合层/2-甲基丙烯酰氧乙基磷酰胆碱复合层作为保护层，能够减少血液中干扰物质对测量结果的影响。

因此，采用本发明提供的制备方法制得的无酶型葡萄糖电化学检测试纸可以提升和改善葡萄糖电化学检测试纸的环境抗干扰能力。

对实施例1~实施例5以及对比例1~对比例2对应的无酶型葡萄糖电化学检测试纸进行加速老化实验，并测定检测5mmol葡萄糖浓度的精密度，具体汇总数据见下表4：

表4 加速老化实验灵敏度汇总表

参见表4，本发明提供的制备方法制得的无酶型葡萄糖电化学检测试纸的稳定性较强，其机理在于，本发明提供的制备方法中未加入酶制剂，因此，无酶型葡萄糖电化学检测试纸受环境影响较小。

综上所述，采用本发明提供的制备方法制得的无酶型葡萄糖电化学检测试纸可以提升和改善葡萄糖电化学检测试纸的稳定性。

以上所述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)

1.一种无酶型葡萄糖电化学检测试纸的制备方法，其特征在于，具体包括如下步骤：

步骤S1：制备图案化电极层，具体是：在电极基片旋涂光刻胶，并对所述光刻胶进行图案化处理，形成图案化电极基片；在图案化电极基片上镀上电极层得到图案化电极层；

步骤S2：制备初步检测电极，具体是：采用电化学沉积法在图案化电极层上镀铁钴镍/还原氧化石墨烯复合薄膜，得到初步检测电极；其中，电化学沉积的条件为：沉积电位为-0.2V~-0.8V，沉积时间为50~1000s，沉积温度为10℃~50℃；

步骤S3：制备电化学检测电极，具体是：在初步检测电极的表面依次滴涂Nafion层溶液、Nafion+聚氯三氟乙烯混合层溶液以及2-甲基丙烯酰氧乙基磷酰胆碱层溶液，烘干得到电化学检测电极；其中，Nafion层溶液、Nafion+聚氯三氟乙烯混合层溶液以及2-甲基丙烯酰氧乙基磷酰胆碱层溶液的滴涂量均为1~100uL，烘干温度为40℃~80℃；

步骤S4：制备无酶型葡萄糖电化学检测试纸，具体是：将电化学检测电极贴附双面胶和亲水膜，得到无酶型葡萄糖电化学检测试纸。

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤S1中还包括对电极基片进行预处理，具体是：将电极基片依次放置在丙酮、乙醇以及超纯水中进行超声清洗，清洗完毕后放置于50℃~70℃的环境下进行烘干处理，获得预处理后的电极基片；其中，电极基片的材质为玻璃、陶瓷、聚合物或者塑料中的任意一种。

3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤S1中在图案化电极基片上镀上电极层的具体操作是：采用磁控溅射在图案化电极基片上镀上电极层；其中，磁控溅射的条件为：溅射腔本底气压为1.5×10^-5 ~3.5×10^-5 Pa，溅射过程中氩气气压为0.25~0.45 Pa，射频电源功率为0.1~1kW，沉积时间为15~60min。

4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤S2中电化学沉积法的具体操作是：将图案化电极层作为工作电极，将Pt片电极作为对电极，将甘汞电极作为参比电极，放置于含有电镀液的电镀槽内，对图案化电极层进行电化学沉积处理。

5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述电镀液的pH值为2.0~5.0，电镀液包含硫酸亚铁、硫酸钴、硫酸镍、还原氧化石墨烯、硼酸、抗氧化剂以及络合剂；其中，硫酸亚铁的浓度为0.001~0.3mol/L，硫酸钴的浓度为0.001~0.3mol/L，硫酸镍的浓度为0.001~0.3mol/L，还原氧化石墨烯的浓度为0.001~5g/L，硼酸的浓度为0.001~0.8mol/L，抗氧化剂的浓度为0.001~5g/L，络合剂的浓度为0.001~10g/L。

6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述抗氧化剂包含抗坏血酸，所述络合剂包含甘氨酸和糖精；其中，抗坏血酸的浓度为0.001~5g/L，甘氨酸的浓度为0.001~5g/L，糖精的浓度为0.001~5g/L。

7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述Nafion层溶液中，Nafion的质量分数为2~10%，无水乙醇的质量分数为90~98%；

所述Nafion+聚氯三氟乙烯混合层溶液中，Nafion的质量分数为1~10%，聚氯三氟乙烯的质量分数为1~10%，无水乙醇的质量分数为80~98%；

所述2-甲基丙烯酰氧乙基磷酰胆碱层溶液中，2-甲基丙烯酰氧乙基磷酰胆碱的质量分数为0.05~1%，无水乙醇的质量分数为99~99.95%。

8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述Nafion层溶液中，Nafion的质量分数为5%，无水乙醇的质量分数为95%；

所述Nafion+聚氯三氟乙烯混合层溶液中，Nafion的质量分数为1.5%，聚氯三氟乙烯的质量分数为5.5%，无水乙醇的质量分数为93%；

所述2-甲基丙烯酰氧乙基磷酰胆碱层溶液中，2-甲基丙烯酰氧乙基磷酰胆碱的质量分数为0.1%，无水乙醇的质量分数为99.9%。

9.一种如权利要求1-8任意一项制备方法制得的无酶型葡萄糖电化学检测试纸，其特征在于，包括电极基片（1），所述电极基片（1）上镀有图案化电极层（2），所述图案化电极层（2）上镀有铁钴镍/还原氧化石墨烯复合薄膜（3），所述铁钴镍/还原氧化石墨烯复合薄膜（3）表面上滴涂有Nafion层/Nafion+聚氯三氟乙烯混合层/2-甲基丙烯酰氧乙基磷酰胆碱复合层（4），所述Nafion层/Nafion+聚氯三氟乙烯混合层/2-甲基丙烯酰氧乙基磷酰胆碱复合层（4）上贴附有亲水膜（5）；

其中，所述图案化电极层（2）包含工作电极底层和对电极底层，工作电极底层的面积为1~10mm²，对电极底层的线条宽度为1~10mm。

10.根据权利要求9所述的无酶型葡萄糖电化学检测试纸，其特征在于，还包括绝缘层（6）和气孔（7），所述绝缘层（6）设于与环境接触的图案化电极层（2）上，所述气孔（7）设于亲水膜（5）上。

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