專利名稱：一種基于高度有序二氧化鈦納米管陣列的電流型葡萄糖傳感器的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種基于高度有序二氧化鈦納米管陣列的電流型葡萄糖傳感器的制備方法，屬于生物傳感器技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
葡萄糖是生物體內(nèi)新陳代謝不可缺少的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，它氧化放出的熱量是生物體所需能量的主要來(lái)源。隨著生活水平的提高，糖尿病的發(fā)病率呈上升趨勢(shì)，因此，發(fā)展能夠快速、簡(jiǎn)便、靈敏地檢測(cè)低濃度葡萄糖的方法，具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。
近年來(lái)，葡萄糖傳感器由于靈敏度高、穩(wěn)定性好、操作簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)已成為生化分析和臨床檢驗(yàn)等方面的一個(gè)重要研究方向。目前絕大多數(shù)葡萄糖生物傳感器采用在電極表面修飾葡萄糖氧化酶的方法來(lái)制備，以期獲得高靈敏度和高選擇性的傳感器。但是，葡萄糖氧化酶易溶于水，性質(zhì)不穩(wěn)定，并且酶的活性中心深埋在蛋白質(zhì)內(nèi)部，這些因素影響了葡萄糖生物傳感器的靈敏度、穩(wěn)定性及重現(xiàn)性，也限制了其產(chǎn)業(yè)化發(fā)展。將納米材料作為一種新型的生物傳感介質(zhì)，選擇合適的固定方法使其與酶相結(jié)合，對(duì)于提高生物傳感器的性能具有重要的意義。本發(fā)明利用高度有序的二氧化鈦納米管陣列，提高葡萄糖氧化酶的利用率和催化活性，所制備的電流型葡萄糖傳感器檢測(cè)限低，靈敏度高，制作過(guò)程簡(jiǎn)單易于實(shí)現(xiàn)工業(yè)化。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種基于高度有序二氧化鈦納米管陣列的電流型葡萄糖傳感器的制備方法。通過(guò)金屬鈦的陽(yáng)極氧化，在鈦基體上得到高度有序的二氧化鈦納米管陣列；將葡萄糖氧化酶負(fù)載到二氧化鈦納米管陣列上，制成電流型葡萄糖電化學(xué)傳感器，實(shí)現(xiàn)對(duì)葡萄糖的快速有效檢測(cè)。
本發(fā)明的技術(shù)方案是一種基于高度有序二氧化鈦納米管陣列的電流型葡萄糖傳感器的制備方法，它的步驟如下(1)鈦的前處理將鈦絲依次放入水、乙醇和丙酮中超聲10-15分鐘，濃硝酸中浸蝕 10-15秒，水中清洗后氮?dú)鉀_干；(2)鈦陽(yáng)極氧化將處理后的鈦絲放入NH4F的乙二醇溶液中，鉬片或石墨為陰極，鈦絲為陽(yáng)極，以20-60V的恒流直流電在室溫下進(jìn)行電化學(xué)拋光,拋光時(shí)間為0. 5-3小時(shí)；(3)二氧化鈦納米管陣列后處理將陽(yáng)極氧化后的鈦絲在300-500°C的條件下煅燒1-3 小時(shí)進(jìn)行退火處理，得到高度有序二氧化鈦納米管陣列；(4)傳感器制作將二氧化鈦納米管陣列在葡萄糖氧化酶溶液中浸泡6-12小時(shí)，清洗， 表面滴加Nafion溶液封裝，在0-10°C的冰箱中晾干，得到基于二氧化鈦納米管的電流型葡萄糖傳感器。
所述步驟(2)中NH4F的乙二醇溶液中，NH4F的濃度為0. 1-0. 3 mol/L。
所述步驟(4)中葡萄糖氧化酶溶液的濃度為10_30g/L。
本發(fā)明的有益效果是利用高比表面的二氧化鈦納米管陣列負(fù)載葡萄糖氧化酶， 酶的利用率為20%以上，電流型葡萄糖傳感器檢測(cè)限低2 u M，檢測(cè)范圍寬0. 25-2. 5mM,靈敏度高29. 6 u A/mM cnT2，可以提高氧化酶的利用率和催化活性，所制電流型葡萄糖傳感器檢測(cè)限低，檢測(cè)范圍寬，靈敏度高，制作過(guò)程簡(jiǎn)單易于實(shí)現(xiàn)工業(yè)化。


圖I是高度有序的二氧化鈦納米管陣列的FESEM圖。
圖2是在磷酸緩沖液(PBS)中，傳感器的響應(yīng)電流隨葡萄糖濃度的變化曲線。
具體實(shí)施方式
實(shí)施例I一種基于高度有序二氧化鈦納米管陣列的電流型葡萄糖傳感器的制備方法，它的步驟如下(1)鈦的前處理將鈦絲依次放入水、乙醇和丙酮中超聲10分鐘，濃硝酸中浸蝕10秒， 水中清洗后氮?dú)鉀_干；(2)鈦陽(yáng)極氧化將處理后的鈦絲放入NH4F的乙二醇溶液中，NH4F的濃度為0.I mol/ L，鉬片或石墨為陰極，鈦絲為陽(yáng)極，以20V的恒流直流電在室溫下進(jìn)行電化學(xué)拋光，拋光時(shí)間為0. 5小時(shí)；(3)二氧化鈦納米管陣列后處理將陽(yáng)極氧化后的鈦絲在300°C的條件下煅燒I小時(shí)進(jìn)行退火處理，得到高度有序二氧化鈦納米管陣列；(4)傳感器制作將二氧化鈦納米管陣列在葡萄糖氧化酶溶液中浸泡6小時(shí)，葡萄糖氧化酶溶液的濃度為10g/L，清洗，表面滴加Nafion溶液封裝，在0°C的冰箱中晾干，得到基于二氧化鈦納米管的電流型葡萄糖傳感器。
實(shí)施例2一種基于高度有序二氧化鈦納米管陣列的電流型葡萄糖傳感器的制備方法，它的步驟如下(1)鈦的前處理將鈦絲依次放入水、乙醇和丙酮中超聲15分鐘，濃硝酸中浸蝕15秒， 水中清洗后氮?dú)鉀_干；(2)鈦陽(yáng)極氧化將處理后的鈦絲放入NH4F的乙二醇溶液中，NH4F的濃度為0.3 mol/ L，鉬片或石墨為陰極，鈦絲為陽(yáng)極，以60V的恒流直流電在室溫下進(jìn)行電化學(xué)拋光，拋光時(shí)間為3小時(shí)；(3)二氧化鈦納米管陣列后處理將陽(yáng)極氧化后的鈦絲在500°C的條件下煅燒3小時(shí)進(jìn)行退火處理，得到高度有序二氧化鈦納米管陣列；(4)傳感器制作將二氧化鈦納米管陣列在葡萄糖氧化酶溶液中浸泡12小時(shí)，葡萄糖氧化酶溶液的濃度為30g/L，清洗，表面滴加Nafion溶液封裝，在10°C的冰箱中晾干，得到基于二氧化鈦納米管的電流型葡萄糖傳感器。
實(shí)施例3一種基于高度有序二氧化鈦納米管陣列的電流型葡萄糖傳感器的制備方法，它的步驟如下(1)鈦的前處理將鈦絲依次放入水、乙醇和丙酮中超聲12分鐘，濃硝酸中浸蝕12秒， 水中清洗后氮?dú)鉀_干；(2)鈦陽(yáng)極氧化將處理后的鈦絲放入NH4F的乙二醇溶液中，NH4F的濃度為0.2 mol/ L，鉬片或石墨為陰極，鈦絲為陽(yáng)極，以40V的恒流直流電在室溫下進(jìn)行電化學(xué)拋光，拋光時(shí)間為2小時(shí)；(3)二氧化鈦納米管陣列后處理將陽(yáng)極氧化后的鈦絲在400°C的條件下煅燒2小時(shí)進(jìn)行退火處理，得到高度有序二氧化鈦納米管陣列；(4)傳感器制作將二氧化鈦納米管陣列在葡萄糖氧化酶溶液中浸泡10小時(shí)，葡萄糖氧化酶溶液的濃度為20g/L，清洗，表面滴加Nafion溶液封裝，在5°C的冰箱中晾干，得到基于二氧化鈦納米管的電流型葡萄糖傳感器。
實(shí)施例4一種基于高度有序二氧化鈦納米管陣列的電流型葡萄糖傳感器的制備方法，它的步驟如下(1)鈦的前處理將鈦絲依次放入水、乙醇和丙酮中超聲10-15分鐘，濃硝酸中浸蝕 10-15秒，水中清洗后氮?dú)鉀_干；(2)鈦陽(yáng)極氧化將處理后的鈦絲放入NH4F的乙二醇溶液中，NH4F的濃度為0.1-0. 3 mol/L，鉬片或石墨為陰極，鈦絲為陽(yáng)極，以20-60V的恒流直流電在室溫下進(jìn)行電化學(xué)拋光，拋光時(shí)間為0. 5-3小時(shí)；(3)二氧化鈦納米管陣列后處理將陽(yáng)極氧化后的鈦絲在300-500°C的條件下煅燒1-3 小時(shí)進(jìn)行退火處理，得到高度有序二氧化鈦納米管陣列；(4)傳感器制作將二氧化鈦納米管陣列在葡萄糖氧化酶溶液中浸泡6-12小時(shí)，葡萄糖氧化酶溶液的濃度為10_30g/L，清洗，表面滴加Nafion溶液封裝，在0_10°C的冰箱中晾干，得到基于二氧化鈦納米管的電流型葡萄糖傳感器。權(quán)利要求
1.一種基于高度有序二氧化鈦納米管陣列的電流型葡萄糖傳感器的制備方法，其特征在于它的步驟如下(1)將鈦絲依次放入水、乙醇和丙酮中超聲10-15分鐘，濃硝酸中浸蝕10-15秒，水中清洗后氮?dú)鉀_干；(2)將處理后的鈦絲放入NH4F的乙二醇溶液中，鉬片或石墨為陰極，鈦絲為陽(yáng)極，以 20-60V的恒流直流電在室溫下進(jìn)行電化學(xué)拋光，拋光時(shí)間為0. 5-3小時(shí)；(3)將陽(yáng)極氧化后的鈦絲在300-500°C的條件下煅燒1-3小時(shí)進(jìn)行退火處理，得到高度有序二氧化鈦納米管陣列；(4)將二氧化鈦納米管陣列在葡萄糖氧化酶溶液中浸泡6-12小時(shí)，清洗，表面滴加 Nafion溶液封裝，在0-10°C的冰箱中晾干，得到基于二氧化鈦納米管的電流型葡萄糖傳感器。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于高度有序二氧化鈦納米管陣列的電流型葡萄糖傳感器的制備方法，其特征在于所述步驟(2)中NH4F的乙二醇溶液中，NH4F的濃度為0. 1-0. 3 mol/L0
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于高度有序二氧化鈦納米管陣列的電流型葡萄糖傳感器的制備方法，其特征在于所述步驟(4)中葡萄糖氧化酶溶液的濃度為10-30g/L。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種基于高度有序二氧化鈦納米管陣列的電流型葡萄糖傳感器的制備方法，它的步驟如下(1)鈦的前處理；(2)鈦陽(yáng)極氧化；(3)將陽(yáng)極氧化后的鈦絲在300-500℃的條件下煅燒1-3小時(shí)進(jìn)行退火處理，得到高度有序二氧化鈦納米管陣列；(4)將二氧化鈦納米管陣列在葡萄糖氧化酶溶液中浸泡6-12小時(shí)，清洗，表面滴加Nafion溶液封裝，在0-10℃的冰箱中晾干。利用高比表面的二氧化鈦納米管陣列負(fù)載葡萄糖氧化酶，酶的利用率為20%以上，電流型葡萄糖傳感器檢測(cè)限低2μM，檢測(cè)范圍寬0.25-2.5mM，靈敏度高29.6μA/mM·cm-2，可以提高氧化酶的利用率和催化活性，所制電流型葡萄糖傳感器檢測(cè)限低，檢測(cè)范圍寬，靈敏度高。
文檔編號(hào)C25D11/26GK102539480SQ20121000572
公開日2012年7月4日 申請(qǐng)日期2012年1月10日 優(yōu)先權(quán)日2012年1月10日
發(fā)明者劉少軍, 盧靈珍, 張愛勤, 李峰, 李彬, 肖元化, 趙繼紅 申請(qǐng)人:鄭州輕工業(yè)學(xué)院