專利名稱：電化學(xué)生物傳感器及其制備方法與應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電化學(xué)生物傳感器及其制備方法與應(yīng)用。
背景技術(shù)：
電化學(xué)生物傳感器是指由固定化的生物體本身(細(xì)胞、細(xì)胞器、組織等)或其成分(酶、抗原、抗體、激素等)作為敏感元件，電極作為信號(hào)轉(zhuǎn)換元件，以電勢(shì)或電流作為檢測(cè)信號(hào)的傳感器。由于電化學(xué)生物傳感器具有檢測(cè)限低，靈敏度高，操作簡(jiǎn)便，低成本等優(yōu)點(diǎn)，近年來(lái)廣泛應(yīng)用于臨床檢驗(yàn)，環(huán)境分析，食品安全，藥物分析等領(lǐng)域(Handbook of Biosensors and Biochips，Chem. Rev.2008，108，2646-2687)。當(dāng)前電化學(xué)生物傳感器電極的主要制備方法為物理刻蝕法和絲網(wǎng)印刷法。在公開(kāi)號(hào)為CN1584575，發(fā)明名稱為“一種電化學(xué)生物傳感器及其制造方法”所公開(kāi)的技術(shù)方案中，所述電化學(xué)生物傳感器的圓形工作電極和圓弧形參比電極分別由絲網(wǎng)印刷、磁控濺射、真空蒸鍍的方法進(jìn)行制備，采用涂覆的方法涂覆絕緣漆以制備絕緣層；在公開(kāi)號(hào)為 CN1584575，發(fā)明名稱為“一次性使用電化學(xué)生物傳感器的制作方法”所公開(kāi)的技術(shù)方案中， 公開(kāi)了在絕緣基材上刻割出所需要圖形，形成掩膜，利用微機(jī)械加工技術(shù)的濺射方法制備所需電極。以上制備過(guò)程均十分繁瑣，可控性差，精度低，成本高，直接影響器件性能；由于電化學(xué)生物傳感器廣泛應(yīng)用于醫(yī)療檢測(cè)領(lǐng)域，這將顯著增加患者醫(yī)療檢測(cè)的經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)。因此，采用便捷方法大規(guī)模制備高精度，低成本，檢測(cè)性能優(yōu)良的電化學(xué)生物傳感器成為醫(yī)療領(lǐng)域以及其他領(lǐng)域亟待解決的問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種電化學(xué)生物傳感器及其制備方法與應(yīng)用。本發(fā)明提供的電化學(xué)生物傳感器，包括至少一個(gè)電極。上述電化學(xué)生物傳感器中，所述傳感器包括一個(gè)或兩個(gè)或三個(gè)電極組成，相應(yīng)的， 所述電化學(xué)生物傳感器為單電極、雙電極或三電極電化學(xué)生物傳感器。當(dāng)然，上述電化學(xué)生物傳感器也可只由所述一個(gè)或兩個(gè)或三個(gè)電極組成；其中，所述由一個(gè)電極組成的傳感器(也即單電極電化學(xué)生物傳感器)中，所述電極為工作電極；所述由兩個(gè)電極組成的傳感器(也即雙電極電化學(xué)生物傳感器)中，所述電極為工作電極和對(duì)電極；其中，所述工作電極和對(duì)電極均水平間隔排布在同一基底上；所述工作電極和對(duì)電極的工作區(qū)域中心點(diǎn)的間隔為1-lOmm，優(yōu)選2mm ；所述由三個(gè)電極組成的傳感器(也即三電極電化學(xué)生物傳感器)中，所述電極為工作電極、對(duì)電極和參比電極；其中，所述工作電極、對(duì)電極和參比電極均水平間隔排布在同一基底上；所述工作電極、對(duì)電極和參比電極的工作區(qū)域中心點(diǎn)的間隔均為1-lOmm，優(yōu)選2mm ；所述對(duì)電極和參比電極分別在所述工作電極的兩側(cè)。其中，所述工作電極包括基底、工作電極傳導(dǎo)層、工作電極層、工作電極絕緣層和生物敏感層；其中，所述工作電極傳導(dǎo)層位于所述基底之上；所述工作電極層和所述工作電極絕緣層全覆蓋所述工作電極傳導(dǎo)層，且所述工作電極層和所述工作電極絕緣層部分重疊，重疊區(qū)域中，所述工作電極絕緣層位于所述工作電極層之上；所述生物敏感層位于所述工作電極層之上的非重疊區(qū)域；該工作電極也可只由上述各層組成；所述對(duì)電極包括基底、對(duì)電極傳導(dǎo)層、對(duì)電極層和對(duì)電極絕緣層；其中，所述對(duì)電極傳導(dǎo)層位于所述基底之上；所述對(duì)電極層和所述對(duì)電極絕緣層全覆蓋所述對(duì)電極傳導(dǎo)層，且所述對(duì)電極層和所述對(duì)電極絕緣層部分重疊，重疊區(qū)域中，所述對(duì)電極絕緣層位于所述對(duì)電極層之上；該對(duì)電極也可只由上述各層組成；所述參比電極包括基底、參比電極傳導(dǎo)層、參比電極層和參比電極絕緣層；其中， 所述參比電極傳導(dǎo)層位于所述基底之上；所述參比電極層和所述參比電極絕緣層全覆蓋所述參比電極傳導(dǎo)層，且所述參比電極層和所述參比電極絕緣層部分重疊，重疊區(qū)域中，所述參比電極絕緣層位于所述參比電極層之上。該參比電極也可只由上述各層組成。所述工作電極、對(duì)電極和參比電極中，構(gòu)成所述基底的材料均為膜，所述膜優(yōu)選聚對(duì)甲二甲酸乙二醇酯(PET)、聚氯乙烯(PVC)、聚酰亞胺(PI)、聚丙烯(PP)、聚苯乙烯(PS)、 聚二甲基硅氧烷(PDMS)、聚丙烯酰胺(PA)和聚碳酸酯(PC)中的至少一種，優(yōu)選聚對(duì)甲二甲酸乙二醇酯(PET)、聚氯乙烯(PVC)和聚酰亞胺(PI)中的至少一種；構(gòu)成所述工作電極傳導(dǎo)層、對(duì)電極傳導(dǎo)層和參比電極傳導(dǎo)層的材料均為納米材料，優(yōu)選單金屬納米材料、合金納米材料和核殼結(jié)構(gòu)納米粒子材料中的至少一種；所述納米材料的粒徑均為5nm lOOnm，優(yōu)選5 30nm ；所述單金屬納米材料選自納米鉬、納米金、納米銀和納米銅中的至少一種；構(gòu)成所述合金納米材料和構(gòu)成所述核殼結(jié)構(gòu)納米粒子材料的金屬均選自鉬、金、銀和銅中的至少兩種；所述核殼結(jié)構(gòu)納米粒子材料優(yōu)選銀包銅核殼結(jié)構(gòu)納米粒子或銅包銀核殼結(jié)構(gòu)納米粒子；構(gòu)成所述工作電極層和對(duì)電極層的材料均選自納米鉬、納米金、碳納米管、納米石墨和碳的其它同素異形體構(gòu)成的納米材料中的至少一種；構(gòu)成所述工作電極層和對(duì)電極層的材料的粒徑均為5nm lOOnm，優(yōu)選5 30nm ；構(gòu)成所述參比電極層的材料為由銀和氯化銀顆粒組成的混合物；其中，所述銀和氯化銀的質(zhì)量比為10 1 600 1，優(yōu)選100 1 ；構(gòu)成所述工作電極絕緣層、對(duì)電極絕緣層和參比電極絕緣層的材料均選自聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚乙烯、聚丙烯、聚乙烯對(duì)苯二甲酸酯、聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯和聚對(duì)甲二甲酸乙二醇酯中的至少一種，優(yōu)選聚氯乙烯、聚苯乙烯和聚乙烯中的至少一種；構(gòu)成所述生物敏感層的材料均為生物活性分子的水溶液，優(yōu)選氧化還原酶(也即氧化酶和還原酶的簡(jiǎn)稱)、脫氫酶、抗體、抗原和激素的水溶液中的至少一種，更優(yōu)選葡萄糖氧化酶的水溶液和葡萄糖脫氫酶的水溶液中的至少一種；所述生物活性分子的水溶液的質(zhì)量百分濃度為0. 1 5%，優(yōu)選0. 1 1%。本發(fā)明提供的制備上述傳感器的方法，包括如下步驟1)在所述基底上，將構(gòu)成所述工作電極傳導(dǎo)層或?qū)﹄姌O傳導(dǎo)層或參比電極傳導(dǎo)層的材料溶于溶劑后，按照預(yù)設(shè)形狀和位置噴墨打印于所述基底上，烘干后依次得到所述工作電極傳導(dǎo)層、對(duì)電極傳導(dǎo)層或參比電極傳導(dǎo)層；2)將構(gòu)成所述工作電極層、對(duì)電極層或參比電極層的材料溶于溶劑后，按照預(yù)設(shè)形狀和位置依次噴墨打印于所述步驟1)所得工作電極傳導(dǎo)層、對(duì)電極傳導(dǎo)層或參比電極傳導(dǎo)層上，依次得到所述工作電極層、對(duì)電極層或參比電極層；3)將構(gòu)成所述工作電極絕緣層、對(duì)電極絕緣層或參比電極絕緣層的材料溶于溶劑后，按照預(yù)設(shè)形狀和位置依次噴墨打印于所述步驟1)所得工作電極傳導(dǎo)層、對(duì)電極傳導(dǎo)層或參比電極傳導(dǎo)層上及所述步驟幻所得部分工作電極層、對(duì)電極層或參比電極層上，烘干后依次得到所述工作電極絕緣層、對(duì)電極絕緣層或參比電極絕緣層；4)將構(gòu)成所述生物敏感層的材料按照預(yù)設(shè)形狀和位置依次噴墨打印于所述步驟 2)所得工作電極層上，得到所述生物敏感層，完成所述傳感器的制備。上述方法的所述步驟1)至步驟4)中，所述溶劑均選自水、甲醇、乙醇、乙二醇、丙二醇、丙三醇、正丁醇、異丁醇、丁二醇、正戊醇、異戊醇、戊二醇、甲烷、乙烷、正丙烷、正丁烷和正戊烷中的至少一種；所述步驟1)中，由所述構(gòu)成工作電極傳導(dǎo)層或?qū)﹄姌O傳導(dǎo)層或參比電極傳導(dǎo)層的材料與所述溶劑組成的混合液中，所述材料的質(zhì)量百分濃度為10% 50%，優(yōu)選 10-20% ；烘干步驟中，溫度為80°C 400°C，優(yōu)選100-200°C，時(shí)間為10-40分鐘，優(yōu)選10分鐘；所述步驟2)中，由所述構(gòu)成工作電極層或?qū)﹄姌O層的材料與所述溶劑組成的混合液中，所述工作電極層或?qū)﹄姌O層的材料的質(zhì)量百分濃度為10% 50%，優(yōu)選10-20% ；所述步驟2、中，由所述構(gòu)成參比電極層的材料與所述溶劑組成的混合液中，所述參比電極層的材料的質(zhì)量百分濃度為5% -20%，優(yōu)選5-10% ；、所述步驟幻中，由所述構(gòu)成工作電極絕緣層、對(duì)電極絕緣層或參比電極絕緣層的材料與所述溶劑組成的混合液中，所述材料的質(zhì)量百分濃度為 20%，優(yōu)選1-10% ；所述步驟4)中，由所述構(gòu)成生物敏感層的材料與所述溶劑組成的混合液中，所述構(gòu)成生物敏感層的材料的質(zhì)量百分濃度為0. 5%，優(yōu)選0. 1-0. 5%。所述步驟幻至步驟4)噴墨打印步驟中，單噴頭或多噴頭打印裝置。該噴墨打印方法是基于數(shù)字控制的噴墨打印材料直接圖形化方法，是常規(guī)的噴墨打印方法，各種常用的噴墨打印方法均適用，所用噴墨打印裝置可以是單噴頭打印裝置或多噴頭并行打印裝置， 各種市售或自制的噴墨打印系統(tǒng)均適用于該方法，如可為肌(^0^^、1^(^0(11~叩、？11^打1111、 Epson、Cannon、HP、Lexmark、Xaar等品牌出售的噴墨打印機(jī)裝置。以上述本發(fā)明提供的電化學(xué)生物傳感器為傳感器的電化學(xué)電極，以及該傳感器在制備電化學(xué)電極中的應(yīng)用，也屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。其中，所述傳感器優(yōu)選血糖電化學(xué)檢測(cè)傳感器。本發(fā)明開(kāi)發(fā)了一種電化學(xué)生物傳感器的新型制備方法，將構(gòu)成傳感器的各組分材料(除基底外)配制成納米材料乳液或溶液作為墨水，在基底表面利用噴墨打印方法逐層打印各組分，最終組裝成具有電化學(xué)響應(yīng)的生物傳感器，從而得到可用于制備各種形狀的單電極、雙電極、三電極甚至多電極體系的電化學(xué)生物傳感器及陣列傳感器的制備方法。相比傳統(tǒng)統(tǒng)物理刻蝕和絲網(wǎng)印刷方法制備的電化學(xué)生物傳感器，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于操作便捷，可控性強(qiáng)，制備成本低，便于規(guī)模生產(chǎn)；另外，由于選用了具有大比表面積的納米材料作為工作電極，因而可顯著提高傳感器的靈敏度。


圖1為本發(fā)明單電極電化學(xué)生物傳感器設(shè)計(jì)示意圖。圖2為本發(fā)明的雙電極電化學(xué)生物傳感器設(shè)計(jì)示意圖。圖3為本發(fā)明實(shí)施例1的三電極電化學(xué)生物傳感器設(shè)計(jì)示意圖。圖4為本發(fā)明實(shí)施例2單電極電化學(xué)生物傳感器設(shè)計(jì)示意圖。圖5為本發(fā)明實(shí)施例3雙電極電化學(xué)生物傳感器設(shè)計(jì)示意圖。圖6為本發(fā)明實(shí)施例4和實(shí)施例5三電極電化學(xué)生物傳感器設(shè)計(jì)示意圖。圖7為本發(fā)明實(shí)施例2利用噴墨打印機(jī)(Epson Cl 10)制備單電極電化學(xué)生物傳感器的示意圖。結(jié)果。結(jié)果。
測(cè)結(jié)果c
測(cè)結(jié)果c
測(cè)結(jié)果c
圖8為實(shí)施例1制備所得傳感器對(duì)一系列不同濃度的葡萄糖溶液進(jìn)行檢測(cè)的檢測(cè)圖9為實(shí)施例2制備所得傳感器對(duì)一系列不同濃度的葡萄糖溶液進(jìn)行檢測(cè)的檢測(cè)圖10為實(shí)施例3制備所得傳感器對(duì)一系列不同濃度的葡萄糖溶液進(jìn)行檢測(cè)的檢圖11為實(shí)施例4制備所得傳感器對(duì)一系列不同濃度的葡萄糖溶液進(jìn)行檢測(cè)的檢圖12為實(shí)施例5制備所得傳感器對(duì)一系列不同濃度的葡萄糖溶液進(jìn)行檢測(cè)的檢附圖標(biāo)記
1.基底2.工作電極傳導(dǎo)層 3.工作電極層4.工作電極絕緣層
5.生物敏感層6.對(duì)電極傳導(dǎo)層 7.對(duì)電極層 8.對(duì)電極絕緣層 9.參比傳導(dǎo)層10.參比電極層 11.參比電極絕緣層
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步的詳細(xì)闡述，所述實(shí)施例僅是便于理解本發(fā)明，而非對(duì)本發(fā)明的限制，本領(lǐng)域技術(shù)人員，在閱讀本發(fā)明說(shuō)明書(shū)的基礎(chǔ)上，作出的任何變型或改變，都不會(huì)背離本發(fā)明的精神和范圍。所述方法如無(wú)特別說(shuō)明均為常規(guī)方法。所述材料如無(wú)特別說(shuō)明均能從公開(kāi)商業(yè)途徑而得。下述實(shí)施例中所用葡萄糖標(biāo)準(zhǔn)溶液均按如下方法配制稱取45mg葡萄糖，使用 0. ImM PBS緩沖溶液(pH= 7. 40)定溶于250mL容量瓶中，放置Mh，使其達(dá)到變旋平衡，再使用0. ImM PBS緩沖溶液稀釋到所需濃度。下述實(shí)施例中所得檢測(cè)限均采用3 0 /slope公式，式中ο表示儀器檢測(cè)噪聲， slope表示線性方程的斜率。實(shí)施例1、制備三電極電化學(xué)生物傳感器1)利用Microfab jetlab II打印機(jī)按照?qǐng)D3設(shè)計(jì)的三電極電化學(xué)生物傳感器，在美國(guó)PPG公司生產(chǎn)的聚氯乙烯(PVC)薄膜構(gòu)成的基底上，將構(gòu)成工作電極傳導(dǎo)層、對(duì)電極傳導(dǎo)層和參比電極傳導(dǎo)層的材料溶于由體積比為1 1的水和乙二醇組成的溶劑后，按照預(yù)設(shè)形狀和位置噴墨打印于PVC基底上，在馬弗爐中80°C烘干15min后依次得到工作電極傳導(dǎo)層、對(duì)電極傳導(dǎo)層和參比電極傳導(dǎo)層；其中，構(gòu)成工作電極傳導(dǎo)層、對(duì)電極傳導(dǎo)層和參比電極傳導(dǎo)層的墨水材料均為粒徑為 5nm 的銀納米粒子導(dǎo)電油墨(購(gòu)自 NanoMas Technologies, Inc.，NMTI NanoSilver hks，產(chǎn)品編號(hào)為NTS05)，該導(dǎo)電油墨在相應(yīng)溶液中的質(zhì)量百分濃度為10% ；2)將構(gòu)成工作電極層、對(duì)電極層和參比電極層的材料溶于由體積比為1 1的水和乙二醇組成的溶劑后，按照步驟1)預(yù)設(shè)的形狀和位置依次噴墨打印于步驟1)所得工作電極傳導(dǎo)層、對(duì)電極傳導(dǎo)層和參比電極傳導(dǎo)層上，依次得到工作電極層、對(duì)電極層或參比電極層；其中，構(gòu)成工作電極層、對(duì)電極層的墨水材料均為粒徑為20nm的金導(dǎo)電油墨(購(gòu)自 NanoMas Technologies, Inc. , NMTI NanoGold hks，產(chǎn)品編號(hào)為 NTG05)，該導(dǎo)電油墨在相應(yīng)溶液中的質(zhì)量百分濃度為10% ；構(gòu)成參比電極層的墨水材料為購(gòu)自日本Aeschon公司的銀/氯化銀(銀和氯化銀的質(zhì)量比為100 1)；該墨水材料中，銀和氯化銀在相應(yīng)溶液中的質(zhì)量百分濃度為5% ；3)將構(gòu)成工作電極絕緣層、對(duì)電極絕緣層和參比電極絕緣層的材料溶于由體積比為40 60的水和丙三醇組成的溶劑后，按照步驟1)預(yù)設(shè)的形狀和位置依次噴墨打印于所述步驟1)所得工作電極傳導(dǎo)層、對(duì)電極傳導(dǎo)層和參比電極傳導(dǎo)層上及步驟幻所得部分工作電極層、對(duì)電極層和參比電極層上，并在馬弗爐中100°C烘干15min后依次得到工作電極絕緣層、對(duì)電極絕緣層和參比電極絕緣層；其中，構(gòu)成工作電極絕緣層、對(duì)電極絕緣層和參比電極絕緣層的材料均為聚丙烯； 該聚丙烯在相應(yīng)溶液中的質(zhì)量百分濃度為；4)將構(gòu)成生物敏感層的材料(質(zhì)量百分濃度為0.1%的葡萄糖氧化酶水溶液) 溶于溶劑后，按照預(yù)設(shè)形狀和位置噴墨打印于步驟2)所得工作電極層上，得到生物敏感層 (葡萄糖氧化酶層)，完成傳感器的制備，室溫晾干，得到本發(fā)明提供的三電極電化學(xué)生物傳感器。該傳感器的結(jié)構(gòu)示意圖如圖3所示。各附圖標(biāo)記分別為1.基底2.工作電極傳導(dǎo)層3.工作電極層4.工作電極絕緣層5.生物敏感層6.對(duì)電極傳導(dǎo)層 7.對(duì)電極層 8.對(duì)電極絕緣層9.參比傳導(dǎo)層 10.參比電極層 11.參比電極絕緣層該傳感器由三個(gè)電極組成，分別為工作電極、對(duì)電極和參比電極。其中，工作電極、 對(duì)電極和參比電極均水平間隔排布在同一基底上；工作電極、對(duì)電極和參比電極的工作區(qū)域中心點(diǎn)的間隔均為2mm ；對(duì)電極和參比電極分別在工作電極的兩側(cè)。該工作電極由基底、工作電極傳導(dǎo)層、工作電極層、工作電極絕緣層和生物敏感層組成；其中，工作電極傳導(dǎo)層位于基底之上；工作電極層和工作電極絕緣層全覆蓋工作電極傳導(dǎo)層，且工作電極層和工作電極絕緣層部分重疊，重疊區(qū)域中，工作電極絕緣層位于工作電極層之上；生物敏感層位于工作電極層之上的非重疊區(qū)域；對(duì)電極由基底、對(duì)電極傳導(dǎo)層、對(duì)電極層和對(duì)電極絕緣層組成；其中，對(duì)電極傳導(dǎo)層位于基底之上；對(duì)電極層和對(duì)電極絕緣層全覆蓋對(duì)電極傳導(dǎo)層，且對(duì)電極層和對(duì)電極絕緣層部分重疊，重疊區(qū)域中，對(duì)電極絕緣層位于對(duì)電極層之上；
參比電極由基底、參比電極傳導(dǎo)層、參比電極層和參比電極絕緣層組成；其中，參比電極傳導(dǎo)層位于基底之上；參比電極層和參比電極絕緣層全覆蓋參比電極傳導(dǎo)層，且參比電極層和參比電極絕緣層部分重疊，重疊區(qū)域中，參比電極絕緣層位于參比電極層之上。其中，基底為購(gòu)自美國(guó)PPG公司生產(chǎn)的聚氯乙烯(PVC)薄膜；構(gòu)成工作電極傳導(dǎo)層、對(duì)電極傳導(dǎo)層和參比電極傳導(dǎo)層的材料均為粒徑為5nm的銀納米粒子導(dǎo)電油墨(購(gòu)自 NanoMas Technologies, Inc. ,NMTI NanoSilver hks，產(chǎn)品編號(hào)為NTS05)，該導(dǎo)電油墨在相應(yīng)溶液中的質(zhì)量百分濃度為10% ；構(gòu)成工作電極層、對(duì)電極層的材料均為粒徑為20nm的金導(dǎo)電油墨(購(gòu)自NanoMas Technologies, Inc. , NMTI NanoGold Inks，產(chǎn)品編號(hào)為NTG05)，該導(dǎo)電油墨在相應(yīng)溶液中的質(zhì)量百分濃度均為10% ；構(gòu)成參比電極層的材料為購(gòu)自日本Aeschon公司的銀/氯化銀(銀和氯化銀的質(zhì)量比為100 1)；構(gòu)成工作電極絕緣層、對(duì)電極絕緣層和參比電極絕緣層的材料均為聚丙烯；構(gòu)成生物敏感層的材料為質(zhì)量百分濃度為0. 的葡萄糖氧化酶水溶液。借助于電化學(xué)工作站CHI660D，使用該實(shí)施例制備所得三電極電化學(xué)傳感器對(duì)一系列不同濃度的葡萄糖溶液進(jìn)行檢測(cè)，所得結(jié)果如圖8所示，由圖可知，該傳感器的檢測(cè)限可達(dá) 0. 3mmol/L。實(shí)施例2、制備單電極電化學(xué)生物傳感器1)利用Epson CllO打印機(jī)按照?qǐng)D4設(shè)計(jì)的單電極電化學(xué)生物傳感器及圖7墨盒分配示意圖進(jìn)行打印制備，先在杜邦帝人公司生產(chǎn)的聚酰亞胺(PI)薄膜構(gòu)成的基底上，將構(gòu)成工作電極傳導(dǎo)層的材料溶于由體積比為1 1的水和乙二醇組成的溶劑后，按照預(yù)設(shè)形狀和位置噴墨打印于PVC基底上，在馬弗爐中300°C烘干30min后依次得到工作電極傳導(dǎo)層；其中，構(gòu)成工作電極傳導(dǎo)層的墨水材料均為粒徑為50nm的金屬銅導(dǎo)電油墨 (NovaCentrix. Inc.，Metalon ICI-003)，該導(dǎo)電油墨在相應(yīng)溶液中的質(zhì)量百分濃度為 30% ；2)將構(gòu)成工作電極層的材料溶于由體積比為1 1的乙二醇和丁醇組成的溶劑后，按照步驟1)預(yù)設(shè)的形狀和位置依次噴墨打印于步驟1)所得工作電極傳導(dǎo)層上，依次得到工作電極層；其中，構(gòu)成工作電極層的墨水材料為粒徑為50nm的碳納米管，該碳納米管在相應(yīng)溶液中的質(zhì)量百分濃度為30% ；3)將構(gòu)成工作電極絕緣層的材料溶于乙二醇后，按照步驟1)預(yù)設(shè)的形狀和位置依次噴墨打印于所述步驟1)所得工作電極傳導(dǎo)層上及步驟2)所得部分工作電極層上，并在馬弗爐中300°C烘干30min后依次得到工作電極絕緣層；其中，構(gòu)成工作電極絕緣層的材料為聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯；聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯在相應(yīng)溶液中的質(zhì)量百分濃度為10% ；4)將構(gòu)成生物敏感層的材料(質(zhì)量百分濃度為0. 的葡萄糖脫氫酶水溶液) 溶于溶劑后，按照預(yù)設(shè)形狀和位置噴墨打印于步驟2)所得工作電極層上，得到生物敏感層 (葡萄糖脫氫酶層)，完成傳感器的制備，室溫晾干，得到本發(fā)明提供的單電極電化學(xué)生物傳感器。該傳感器的結(jié)構(gòu)示意圖如圖4所示。各附圖標(biāo)記分別為1.基底2.工作電極傳導(dǎo)層3.工作電極層4.工作電極絕緣層該傳感器由單個(gè)電極工作電極組成。其中，工作電極由基底、工作電極傳導(dǎo)層、工作電極層、工作電極絕緣層和生物敏感層組成；其中，工作電極傳導(dǎo)層位于基底之上；工作電極層和工作電極絕緣層全覆蓋工作電極傳導(dǎo)層，且工作電極層和工作電極絕緣層部分重疊，重疊區(qū)域中，工作電極絕緣層位于工作電極層之上；生物敏感層位于工作電極層之上的非重疊區(qū)域；其中，基底為購(gòu)自杜邦帝人公司生產(chǎn)的聚酰亞胺(PI)薄膜；構(gòu)成工作電極傳導(dǎo)層的材料均為粒徑為50nm的金屬銅導(dǎo)電油墨(NovaCentrix. Inc.，Metalon ICI-003)；構(gòu)成工作電極層的材料為粒徑為50nm的碳納米管；構(gòu)成工作電極絕緣層的材料為聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯；構(gòu)成生物敏感層的材料為質(zhì)量百分濃度為0. 的葡萄糖脫氫酶水溶液。借助于電化學(xué)工作站CHI660D，外置飽和甘汞參比電極和鉬金對(duì)電極，使用制備的單電極電化學(xué)傳感器對(duì)一系列不同濃度的葡萄糖溶液進(jìn)行檢測(cè)，所得結(jié)果如圖9所示，由圖可知，該傳感器的檢測(cè)限可達(dá)0. lmmol/L0實(shí)施例3、制備雙電極電化學(xué)生物傳感器1)利用惠普DeskJet D1668打印機(jī)按照?qǐng)D5設(shè)計(jì)的雙電極電化學(xué)生物傳感器，在江蘇華信公司生產(chǎn)的聚氯乙烯(PVC)印刷用薄膜構(gòu)成的基底上，將構(gòu)成工作電極傳導(dǎo)層、 對(duì)電極傳導(dǎo)層的材料溶于由體積比為1 1的水和乙二醇組成的溶劑后，按照預(yù)設(shè)形狀和位置噴墨打印于PVC基底上，在馬弗爐中150°C烘干IOmin后依次得到工作電極傳導(dǎo)層、對(duì)電極傳導(dǎo)層；其中，構(gòu)成工作電極傳導(dǎo)層、對(duì)電極傳導(dǎo)層的材料均為粒徑為IOOnm的金導(dǎo)電油墨(NanoMas Technologies, Inc.，NTG05)，該導(dǎo)電油墨在相應(yīng)溶液中的質(zhì)量百分濃度為 50% ；2)將構(gòu)成工作電極層、對(duì)電極層的材料溶于由體積比為1 1的乙二醇和丁醇組成的溶劑后，按照步驟1)預(yù)設(shè)的形狀和位置依次噴墨打印于步驟1)所得工作電極傳導(dǎo)層、 對(duì)電極傳導(dǎo)層上，依次得到工作電極層、對(duì)電極層；其中，構(gòu)成工作電極層、對(duì)電極層的墨水材料均為粒徑為IOOnm的納米炭黑，該納米炭黑在納米炭黑乳液中的質(zhì)量百分濃度為50% ；3)將構(gòu)成工作電極絕緣層、對(duì)電極絕緣層的材料溶于乙二醇后，按照步驟1)預(yù)設(shè)的形狀和位置依次噴墨打印于所述步驟1)所得工作電極傳導(dǎo)層、對(duì)電極傳導(dǎo)層上及步驟 2)所得部分工作電極層、對(duì)電極層上，并在馬弗爐中150°C烘干IOmin后依次得到工作電極絕緣層、對(duì)電極絕緣層；其中，構(gòu)成工作電極絕緣層、對(duì)電極絕緣層的材料均為聚氯乙烯；該聚氯乙烯在相應(yīng)溶液中的質(zhì)量百分濃度為20% ；4)將構(gòu)成生物敏感層的材料(質(zhì)量百分濃度為2. 5%的葡萄糖氧化酶水溶液)按照預(yù)設(shè)形狀和位置噴墨打印于步驟2)所得工作電極層上，得到生物敏感層(葡萄糖氧化酶層)，完成傳感器的制備，室溫晾干，得到本發(fā)明提供的雙電極電化學(xué)生物傳感器。該傳感器的結(jié)構(gòu)示意圖如圖5所示。各附圖標(biāo)記分別為1.基底2.工作電極傳導(dǎo)層3.工作電極層4.工作電極絕緣層5.生物敏感層6.對(duì)電極傳導(dǎo)層7.對(duì)電極層8.對(duì)電極絕緣層該傳感器由兩個(gè)電極組成，分別為工作電極和對(duì)電極。其中，工作電極和對(duì)電極均水平間隔排布在同一基底上；工作電極和對(duì)電極的工作區(qū)域中心點(diǎn)的間隔為2mm ；工作電極由基底、工作電極傳導(dǎo)層、工作電極層、工作電極絕緣層和生物敏感層組成；其中，工作電極傳導(dǎo)層位于基底之上；工作電極層和工作電極絕緣層全覆蓋工作電極傳導(dǎo)層，且工作電極層和工作電極絕緣層部分重疊，重疊區(qū)域中，工作電極絕緣層位于工作電極層之上；生物敏感層位于工作電極層之上的非重疊區(qū)域；對(duì)電極由基底、對(duì)電極傳導(dǎo)層、對(duì)電極層和對(duì)電極絕緣層組成；其中，對(duì)電極傳導(dǎo)層位于基底之上；對(duì)電極層和對(duì)電極絕緣層全覆蓋對(duì)電極傳導(dǎo)層，且對(duì)電極層和對(duì)電極絕緣層部分重疊，重疊區(qū)域中，對(duì)電極絕緣層位于對(duì)電極層之上；其中，基底為江蘇華信公司生產(chǎn)的聚氯乙烯(PVC)印刷用薄膜；構(gòu)成工作電極傳導(dǎo)層、對(duì)電極傳導(dǎo)層的材料均為粒徑為IOOnm的金導(dǎo)電油墨 (NanoMas Technologies, Inc. , NTG05))；構(gòu)成工作電極層、對(duì)電極層的材料均為粒徑為IOOnm的納米炭黑；構(gòu)成工作電極絕緣層、對(duì)電極絕緣層的材料均為聚氯乙烯；構(gòu)成生物敏感層的材料為質(zhì)量百分濃度為2. 5%的葡萄糖脫氫酶水溶液。借助于電化學(xué)工作站CHI660D，外置飽和甘汞參比電極，使用制備的雙電極電化學(xué)傳感器對(duì)一系列不同濃度的葡萄糖溶液進(jìn)行檢測(cè)，所得結(jié)果如圖10所示，由圖可知，該傳感器的檢測(cè)限可達(dá)2mmol/L。實(shí)施例4、制備三電極電化學(xué)生物傳感器1)利用Fujifilm dimatix 2831打印機(jī)按照?qǐng)D6設(shè)計(jì)的三電極電化學(xué)生物傳感器，在購(gòu)自杜邦鴻基公司生產(chǎn)的聚對(duì)甲二甲酸乙二醇酯(PET)薄膜構(gòu)成的基底上，將構(gòu)成工作電極傳導(dǎo)層、對(duì)電極傳導(dǎo)層和參比電極傳導(dǎo)層的材料溶于由體積比為20 35 45的乙醇、丁醇和乙二醇組成的溶劑后，按照預(yù)設(shè)形狀和位置噴墨打印于PVC基底上，在馬弗爐中140°C烘干20min后依次得到工作電極傳導(dǎo)層、對(duì)電極傳導(dǎo)層和參比電極傳導(dǎo)層；其中，構(gòu)成工作電極傳導(dǎo)層、對(duì)電極傳導(dǎo)層和參比電極傳導(dǎo)層的墨水材料均為粒徑為40nm的納米銀粒子，該納米銀粒子在相應(yīng)納米銀乳液中的質(zhì)量百分濃度為25% ；2)將構(gòu)成工作電極層、對(duì)電極層和參比電極層的材料溶于由體積比為1 1的乙二醇和丁醇組成的溶劑后，按照步驟1)預(yù)設(shè)的形狀和位置依次噴墨打印于步驟1)所得工作電極傳導(dǎo)層、對(duì)電極傳導(dǎo)層和參比電極傳導(dǎo)層上，依次得到工作電極層、對(duì)電極層或參比電極層；其中，構(gòu)成工作電極層、對(duì)電極層的墨水材料均為粒徑為20nm的納米炭黑，該納米炭黑在納米炭黑乳液中的質(zhì)量百分濃度為10% ；構(gòu)成參比電極層的墨水材料為購(gòu)自日本Aeschon公司的銀/氯化銀(銀和氯化銀的質(zhì)量比為100 1)；該墨水材料中，銀和氯化銀在相應(yīng)溶液中的的質(zhì)量百分濃度為10%;3)將構(gòu)成工作電極絕緣層、對(duì)電極絕緣層和參比電極絕緣層的材料溶于乙二醇后，按照步驟1)預(yù)設(shè)的形狀和位置依次噴墨打印于所述步驟1)所得工作電極傳導(dǎo)層、對(duì)電極傳導(dǎo)層和參比電極傳導(dǎo)層上及步驟幻所得部分工作電極層、對(duì)電極層和參比電極層上， 并在馬弗爐中100°c烘干30min后依次得到工作電極絕緣層、對(duì)電極絕緣層和參比電極絕緣層；其中，構(gòu)成工作電極絕緣層、對(duì)電極絕緣層和參比電極絕緣層的材料均為聚乙烯， 聚乙烯在相應(yīng)溶液中的質(zhì)量百分濃度均為20% ；4)將構(gòu)成生物敏感層的材料(質(zhì)量百分濃度為2%的葡萄糖氧化酶水溶液)溶于溶劑后，按照預(yù)設(shè)形狀和位置噴墨打印于步驟2)所得工作電極層上，得到生物敏感層(葡萄糖氧化酶層)，完成傳感器的制備，室溫晾干，得到本發(fā)明提供的三電極電化學(xué)生物傳感
ο該傳感器的結(jié)構(gòu)示意圖如圖6所示。各附圖標(biāo)記分別為1.基底 2.工作電極傳導(dǎo)層 3.工作電極層 4.工作電極絕緣層5.生物敏感層6.對(duì)電極傳導(dǎo)層7.對(duì)電極層 8.對(duì)電極絕緣層9.參比傳導(dǎo)層10.參比電極層11.參比電極絕緣層該傳感器由三個(gè)電極組成，分別為工作電極、對(duì)電極和參比電極。其中，工作電極、 對(duì)電極和參比電極均水平間隔排布在同一基底上；工作電極、對(duì)電極和參比電極的工作區(qū)域中心點(diǎn)的間隔均為2mm ；對(duì)電極和參比電極分別在工作電極的兩側(cè)。工作電極由基底、工作電極傳導(dǎo)層、工作電極層、工作電極絕緣層和生物敏感層組成；其中，工作電極傳導(dǎo)層位于基底之上；工作電極層和工作電極絕緣層全覆蓋工作電極傳導(dǎo)層，且工作電極層和工作電極絕緣層部分重疊，重疊區(qū)域中，工作電極絕緣層位于工作電極層之上；生物敏感層位于工作電極層之上的非重疊區(qū)域；對(duì)電極由基底、對(duì)電極傳導(dǎo)層、對(duì)電極層和對(duì)電極絕緣層組成；其中，對(duì)電極傳導(dǎo)層位于基底之上；對(duì)電極層和對(duì)電極絕緣層全覆蓋對(duì)電極傳導(dǎo)層，且對(duì)電極層和對(duì)電極絕緣層部分重疊，重疊區(qū)域中，對(duì)電極絕緣層位于對(duì)電極層之上；參比電極由基底、參比電極傳導(dǎo)層、參比電極層和參比電極絕緣層組成；其中，參比電極傳導(dǎo)層位于基底之上；參比電極層和參比電極絕緣層全覆蓋參比電極傳導(dǎo)層，且參比電極層和參比電極絕緣層部分重疊，重疊區(qū)域中，參比電極絕緣層位于參比電極層之上。其中，基底為杜邦鴻基公司生產(chǎn)的聚對(duì)甲二甲酸乙二醇酯(PET)薄膜；構(gòu)成工作電極傳導(dǎo)層、對(duì)電極傳導(dǎo)層和參比電極傳導(dǎo)層的材料均為粒徑為40nm 的納米銀粒子；構(gòu)成工作電極層、對(duì)電極層的材料均為粒徑為20nm的納米炭黑；構(gòu)成參比電極層的材料為購(gòu)自日本Aeschon公司的銀/氯化銀(銀和氯化銀的質(zhì)量比為100 1)；構(gòu)成工作電極絕緣層、對(duì)電極絕緣層和參比電極絕緣層的材料均為聚乙烯；構(gòu)成生物敏感層的材料為質(zhì)量百分濃度為2%的葡萄糖氧化酶水溶液。借助于電化學(xué)工作站CHI660D，使用制備的三電極電化學(xué)傳感器對(duì)一系列不同濃度的葡萄糖水溶液進(jìn)行檢測(cè)，所得結(jié)果如圖11所示，由圖可知，該傳感器的檢測(cè)限可達(dá) 1.2mmol/L0實(shí)施例5、制備三電極電化學(xué)生物傳感器1利用Canon IP1980打印機(jī)按照?qǐng)D6設(shè)計(jì)的三電極電化學(xué)生物傳感器，在印刷聚碳酸酯(PC)薄膜(購(gòu)自昆山梓瀾電子材料有限公司)構(gòu)成的基底上，將構(gòu)成工作電極傳導(dǎo)層、對(duì)電極傳導(dǎo)層和參比電極傳導(dǎo)層的材料溶于由體積比為20 35 45的乙醇、丁醇和乙二醇組成的溶劑后，按照預(yù)設(shè)形狀和位置噴墨打印于PVC基底上，在馬弗爐中80°C烘干 20min后依次得到工作電極傳導(dǎo)層、對(duì)電極傳導(dǎo)層和參比電極傳導(dǎo)層；其中，構(gòu)成工作電極傳導(dǎo)層、對(duì)電極傳導(dǎo)層和參比電極傳導(dǎo)層的墨水材料均為粒徑為50nm的納米銀粒子，該納米銀粒子在相應(yīng)納米銀乳液中的質(zhì)量百分濃度為30% ；2)將構(gòu)成工作電極層、對(duì)電極層和參比電極層的材料溶于由體積比為1 1的乙二醇和丁醇組成的溶劑后，按照步驟1)預(yù)設(shè)的形狀和位置依次噴墨打印于步驟1)所得工作電極傳導(dǎo)層、對(duì)電極傳導(dǎo)層和參比電極傳導(dǎo)層上，依次得到工作電極層、對(duì)電極層或參比電極層；其中，構(gòu)成工作電極層、對(duì)電極層的墨水材料均為粒徑為20nm的納米炭黑，該納米炭黑在納米炭黑乳液中的質(zhì)量百分濃度為10% ；構(gòu)成參比電極層的墨水材料為購(gòu)自日本Aeschon公司的銀/氯化銀(銀和氯化銀的質(zhì)量比為100 1)；該墨水材料中，銀和氯化銀在相應(yīng)溶液中的的質(zhì)量百分濃度為10%;3)將構(gòu)成工作電極絕緣層、對(duì)電極絕緣層和參比電極絕緣層的材料溶于乙二醇后，按照步驟1)預(yù)設(shè)的形狀和位置依次噴墨打印于所述步驟1)所得工作電極傳導(dǎo)層、對(duì)電極傳導(dǎo)層和參比電極傳導(dǎo)層上及步驟幻所得部分工作電極層、對(duì)電極層和參比電極層上， 并在馬弗爐中80°C烘干25min后依次得到工作電極絕緣層、對(duì)電極絕緣層和參比電極絕緣層；其中，構(gòu)成工作電極絕緣層、對(duì)電極絕緣層和參比電極絕緣層的材料均為聚苯乙烯，聚苯乙烯在相應(yīng)溶液中的質(zhì)量百分濃度均為；4)將構(gòu)成生物敏感層的材料(質(zhì)量百分濃度為5%的葡萄糖氧化酶水溶液)溶于溶劑后，按照預(yù)設(shè)形狀和位置噴墨打印于步驟2)所得工作電極層上，得到生物敏感層(葡萄糖氧化酶層)，完成傳感器的制備，室溫晾干，得到本發(fā)明提供的三電極電化學(xué)生物傳感
ο該傳感器的結(jié)構(gòu)示意圖如圖6所示。各附圖標(biāo)記分別為1.基底2.工作電極傳導(dǎo)層3.工作電極層4.工作電極絕緣層5.生物敏感層 6.對(duì)電極傳導(dǎo)層 7.對(duì)電極層 8.對(duì)電極絕緣層9.參比傳導(dǎo)層 10.參比電極層 11.參比電極絕緣層該傳感器由三個(gè)電極組成，分別為工作電極、對(duì)電極和參比電極。其中，工作電極、 對(duì)電極和參比電極均水平間隔排布在同一基底上；工作電極、對(duì)電極和參比電極的工作區(qū)域中心點(diǎn)的間隔均為2mm ；對(duì)電極和參比電極分別在工作電極的兩側(cè)。工作電極由基底、工作電極傳導(dǎo)層、工作電極層、工作電極絕緣層和生物敏感層組成；其中，工作電極傳導(dǎo)層位于基底之上；工作電極層和工作電極絕緣層全覆蓋工作電極傳導(dǎo)層，且工作電極層和工作電極絕緣層部分重疊，重疊區(qū)域中，工作電極絕緣層位于工作電極層之上；生物敏感層位于工作電極層之上的非重疊區(qū)域；對(duì)電極由基底、對(duì)電極傳導(dǎo)層、對(duì)電極層和對(duì)電極絕緣層組成；其中，對(duì)電極傳導(dǎo)層位于基底之上；對(duì)電極層和對(duì)電極絕緣層全覆蓋對(duì)電極傳導(dǎo)層，且對(duì)電極層和對(duì)電極絕緣層部分重疊，重疊區(qū)域中，對(duì)電極絕緣層位于對(duì)電極層之上；參比電極由基底、參比電極傳導(dǎo)層、參比電極層和參比電極絕緣層組成；其中，參比電極傳導(dǎo)層位于基底之上；參比電極層和參比電極絕緣層全覆蓋參比電極傳導(dǎo)層，且參比電極層和參比電極絕緣層部分重疊，重疊區(qū)域中，參比電極絕緣層位于參比電極層之上。其中，基底為印刷聚碳酸酯(PC)薄膜(購(gòu)自昆山梓瀾電子材料有限公司)；構(gòu)成工作電極傳導(dǎo)層、對(duì)電極傳導(dǎo)層和參比電極傳導(dǎo)層的材料均為粒徑為50nm 的納米銀粒子；構(gòu)成工作電極層、對(duì)電極層的材料均為粒徑為20nm的納米炭黑；構(gòu)成參比電極層的材料為購(gòu)自日本Aeschon公司的銀/氯化銀(銀和氯化銀的質(zhì)量比為100 1)；構(gòu)成工作電極絕緣層、對(duì)電極絕緣層和參比電極絕緣層的材料均為聚苯乙烯；構(gòu)成生物敏感層的材料為質(zhì)量百分濃度為5%的葡萄糖氧化酶水溶液。借助于電化學(xué)工作站CHI660D，使用制備的三電極電化學(xué)傳感器對(duì)一系列不同濃度的葡萄糖水溶液進(jìn)行檢測(cè)，所得結(jié)果如圖12所示，由圖可知，該傳感器的檢測(cè)限可達(dá) 1. Ommol/L,
權(quán)利要求
1.一種電化學(xué)生物傳感器，包括至少一個(gè)電極。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的傳感器，其特征在于所述傳感器包括一個(gè)或兩個(gè)或三個(gè)電極。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的傳感器，其特征在于所述傳感器為由一個(gè)電極組成的傳感器或?yàn)橛蓛蓚€(gè)電極組成的傳感器或?yàn)橛扇齻€(gè)電極組成的傳感器；其中，所述由一個(gè)電極組成的傳感器中，所述電極為工作電極；所述由兩個(gè)電極組成的傳感器中，所述電極為工作電極和對(duì)電極；所述由三個(gè)電極組成的傳感器中，所述電極為工作電極、對(duì)電極和參比電極。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的傳感器，其特征在于所述工作電極包括基底、工作電極傳導(dǎo)層、工作電極層、工作電極絕緣層和生物敏感層；其中，所述工作電極傳導(dǎo)層位于所述基底之上；所述工作電極層和所述工作電極絕緣層全覆蓋所述工作電極傳導(dǎo)層，且所述工作電極層和所述工作電極絕緣層部分重疊，重疊區(qū)域中，所述工作電極絕緣層位于所述工作電極層之上；所述生物敏感層位于所述工作電極層之上的非重疊區(qū)域；所述對(duì)電極包括基底、對(duì)電極傳導(dǎo)層、對(duì)電極層和對(duì)電極絕緣層；其中，所述對(duì)電極傳導(dǎo)層位于所述基底之上；所述對(duì)電極層和所述對(duì)電極絕緣層全覆蓋所述對(duì)電極傳導(dǎo)層，且所述對(duì)電極層和所述對(duì)電極絕緣層部分重疊，重疊區(qū)域中，所述對(duì)電極絕緣層位于所述對(duì)電極層之上；所述參比電極包括基底、參比電極傳導(dǎo)層、參比電極層和參比電極絕緣層；其中，所述參比電極傳導(dǎo)層位于所述基底之上；所述參比電極層和所述參比電極絕緣層全覆蓋所述參比電極傳導(dǎo)層，且所述參比電極層和所述參比電極絕緣層部分重疊，重疊區(qū)域中，所述參比電極絕緣層位于所述參比電極層之上。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的傳感器，其特征在于所述工作電極由所述基底、工作電極傳導(dǎo)層、工作電極層、工作電極絕緣層和生物敏感層組成；所述對(duì)電極由所述基底、對(duì)電極傳導(dǎo)層、對(duì)電極層和對(duì)電極絕緣層組成；所述參比電極由所述基底、參比電極傳導(dǎo)層、參比電極層和參比電極絕緣層組成。
6.根據(jù)權(quán)利要求3-5任一所述的傳感器，其特征在于所述工作電極、對(duì)電極和參比電極中，構(gòu)成所述基底的材料均為膜，所述膜優(yōu)選聚對(duì)甲二甲酸乙二醇酯、聚氯乙烯、聚酰亞胺、聚丙烯、聚苯乙烯、聚二甲基硅氧烷、聚丙烯酰胺和聚碳酸酯中的至少一種，優(yōu)選聚對(duì)甲二甲酸乙二醇酯、聚氯乙烯和聚酰亞胺中的至少一種；構(gòu)成所述工作電極傳導(dǎo)層、對(duì)電極傳導(dǎo)層和參比電極傳導(dǎo)層的材料均為納米材料，優(yōu)選單金屬納米材料、合金納米材料和核殼結(jié)構(gòu)納米粒子材料中的至少一種；所述納米材料的粒徑均為5nm lOOnm，優(yōu)選5 30nm ；所述單金屬納米材料選自納米鉬、納米金、納米銀和納米銅中的至少一種；構(gòu)成所述合金納米材料和構(gòu)成所述核殼結(jié)構(gòu)納米粒子材料的金屬均選自鉬、金、銀和銅中的至少兩種；所述核殼結(jié)構(gòu)納米粒子材料優(yōu)選銀包銅核殼結(jié)構(gòu)納米粒子或銅包銀核殼結(jié)構(gòu)納米粒子；構(gòu)成所述工作電極層和對(duì)電極層的材料均選自納米鉬、納米金、碳納米管、納米石墨和碳的其它同素異形體構(gòu)成的納米材料中的至少一種；構(gòu)成所述工作電極層和對(duì)電極層的材料的粒徑均為5nm lOOnm，優(yōu)選5 30nm ；構(gòu)成所述參比電極層的材料為由銀和氯化銀組成的混合物；其中，所述銀和氯化銀的質(zhì)量比為10 1 600 1，優(yōu)選100 1 ；構(gòu)成所述工作電極絕緣層、對(duì)電極絕緣層和參比電極絕緣層的材料均選自聚氯乙烯、 聚苯乙烯、聚乙烯、聚丙烯、聚乙烯對(duì)苯二甲酸酯、聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯和聚對(duì)甲二甲酸乙二醇酯中的至少一種，優(yōu)選聚氯乙烯、聚苯乙烯和聚乙烯中的至少一種；構(gòu)成所述生物敏感層的材料均為生物活性分子的水溶液，優(yōu)選氧化還原酶、脫氫酶、 抗體、抗原和激素的水溶液中的至少一種，更優(yōu)選葡萄糖氧化酶的水溶液和葡萄糖脫氫酶的水溶液中的至少一種；所述生物活性分子的水溶液的質(zhì)量百分濃度為0. 1 5%，優(yōu)選 0. 1 1%。
7.根據(jù)權(quán)利要求1-6任一所述的傳感器，其特征在于所述電化學(xué)生物傳感器是按照權(quán)利要求8-10任一所述方法制備而得。
8.一種制備權(quán)利要求1-6任一所述傳感器的方法，包括如下步驟1)在權(quán)利要求1-6任一所述基底上，將構(gòu)成權(quán)利要求1-6任一所述工作電極傳導(dǎo)層或?qū)﹄姌O傳導(dǎo)層或參比電極傳導(dǎo)層的材料溶于溶劑后，按照預(yù)設(shè)形狀和位置噴墨打印于所述基底上，烘干后依次得到所述工作電極傳導(dǎo)層、對(duì)電極傳導(dǎo)層或參比電極傳導(dǎo)層；2)將構(gòu)成權(quán)利要求1-6任一所述工作電極層、對(duì)電極層或參比電極層的材料溶于溶劑后，按照預(yù)設(shè)形狀和位置依次噴墨打印于所述步驟1)所得工作電極傳導(dǎo)層、對(duì)電極傳導(dǎo)層或參比電極傳導(dǎo)層上，依次得到所述工作電極層、對(duì)電極層或參比電極層；3)將構(gòu)成權(quán)利要求1-6任一所述工作電極絕緣層、對(duì)電極絕緣層或參比電極絕緣層的材料溶于溶劑后，按照預(yù)設(shè)形狀和位置依次噴墨打印于所述步驟1)所得工作電極傳導(dǎo)層、 對(duì)電極傳導(dǎo)層或參比電極傳導(dǎo)層上及所述步驟幻所得部分工作電極層、對(duì)電極層或參比電極層上，烘干后依次得到所述工作電極絕緣層、對(duì)電極絕緣層或參比電極絕緣層；4)將構(gòu)成權(quán)利要求1-6任一所述生物敏感層的材料按照預(yù)設(shè)形狀和位置依次噴墨打印于所述步驟2、所得工作電極層上，得到所述生物敏感層，完成所述傳感器的制備。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于所述步驟1)至步驟4)中，所述溶劑均選自水、甲醇、乙醇、乙二醇、丙二醇、丙三醇、正丁醇、異丁醇、丁二醇、正戊醇、異戊醇、戊二醇、甲烷、乙烷、正丙烷、正丁烷和正戊烷中的至少一種；所述步驟1)中，由所述構(gòu)成權(quán)利要求1-6任一所述工作電極傳導(dǎo)層或?qū)﹄姌O傳導(dǎo)層或參比電極傳導(dǎo)層的材料與所述溶劑組成的混合液中，所述材料的質(zhì)量百分濃度為10% 50%，優(yōu)選 10-20% ；所述步驟2)中，由所述構(gòu)成權(quán)利要求1-6任一所述工作電極層或?qū)﹄姌O層的材料與所述溶劑組成的混合液中，所述工作電極層或?qū)﹄姌O層的材料的質(zhì)量百分濃度為10% 50%，優(yōu)選 10-20% ；所述步驟幻中，由所述構(gòu)成權(quán)利要求1-6任一所述參比電極層的材料與所述溶劑組成的混合液中，所述參比電極層的材料的質(zhì)量百分濃度為5%-20%，優(yōu)選5-10% ；、所述步驟幻中，由所述構(gòu)成權(quán)利要求1-6任一所述工作電極絕緣層、對(duì)電極絕緣層或參比電極絕緣層的材料與所述溶劑組成的混合液中，所述材料的質(zhì)量百分濃度為 20%，優(yōu)選 1-10% ；所述步驟4)中，由所述構(gòu)成生物敏感層的材料與所述溶劑組成的混合液中，所述構(gòu)成生物敏感層的材料的質(zhì)量百分濃度為0. 5%，優(yōu)選0. 1-1%。
10.根據(jù)權(quán)利要求8或9所述的方法，其特征在于所述步驟1)烘干步驟中，溫度為 80°C 400°C，優(yōu)選100_200°C，時(shí)間為10-40分鐘，優(yōu)選10分鐘；所述步驟幻烘干步驟中，溫度為100-300°C，優(yōu)選200°C，時(shí)間為10-40分鐘，優(yōu)選10分鐘所述步驟幻至步驟4)噴墨打印步驟中，所用噴墨打印裝置為單噴頭或多噴頭打印裝置。
11.權(quán)利要求1-7任一所述傳感器在制備電化學(xué)電極中的應(yīng)用。
12.以權(quán)利要求1-7任一所述傳感器為傳感器的電化學(xué)電極。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種電化學(xué)生物傳感器及其制備方法與應(yīng)用。該方法將構(gòu)成傳感器的各組分材料(除基底外)配制成溶液或納米材料乳液作為墨水，在基底表面利用噴墨打印技術(shù)逐層打印各組分，最終組裝成具有電化學(xué)響應(yīng)的生物傳感器。對(duì)比傳統(tǒng)物理刻蝕和絲網(wǎng)印刷方法制備的電化學(xué)生物傳感器，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于操作便捷，可控性強(qiáng)，制備成本低，便于規(guī)模生產(chǎn)。
文檔編號(hào)G01N27/327GK102507688SQ20111031029
公開(kāi)日2012年6月20日 申請(qǐng)日期2011年10月13日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月13日
發(fā)明者宋延林, 張興業(yè), 張志良, 辛智青, 鄧萌萌 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院化學(xué)研究所