Nothing Special   »   [go: up one dir, main page]

CN115097149A - 同时检测葡萄糖和胆固醇的方法、电极及电极制作方法 - Google Patents

同时检测葡萄糖和胆固醇的方法、电极及电极制作方法 Download PDF

Info

Publication number
CN115097149A
CN115097149A CN202210682695.0A CN202210682695A CN115097149A CN 115097149 A CN115097149 A CN 115097149A CN 202210682695 A CN202210682695 A CN 202210682695A CN 115097149 A CN115097149 A CN 115097149A
Authority
CN
China
Prior art keywords
mxene
electrode
spce
cholesterol
glucose
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202210682695.0A
Other languages
English (en)
Inventor
倪中华
张曼
李晓
胡涛
李彤
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Southeast University
Original Assignee
Southeast University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Southeast University filed Critical Southeast University
Priority to CN202210682695.0A priority Critical patent/CN115097149A/zh
Publication of CN115097149A publication Critical patent/CN115097149A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N33/00—Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
    • G01N33/48—Biological material, e.g. blood, urine; Haemocytometers
    • G01N33/50—Chemical analysis of biological material, e.g. blood, urine; Testing involving biospecific ligand binding methods; Immunological testing
    • G01N33/92—Chemical analysis of biological material, e.g. blood, urine; Testing involving biospecific ligand binding methods; Immunological testing involving lipids, e.g. cholesterol, lipoproteins, or their receptors
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N33/00—Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
    • G01N33/48—Biological material, e.g. blood, urine; Haemocytometers
    • G01N33/50—Chemical analysis of biological material, e.g. blood, urine; Testing involving biospecific ligand binding methods; Immunological testing
    • G01N33/66—Chemical analysis of biological material, e.g. blood, urine; Testing involving biospecific ligand binding methods; Immunological testing involving blood sugars, e.g. galactose

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Hematology (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Urology & Nephrology (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Biotechnology (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Cell Biology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Food Science & Technology (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Microbiology (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Diabetes (AREA)
  • Biophysics (AREA)
  • Endocrinology (AREA)
  • Investigating Or Analysing Biological Materials (AREA)

Abstract

本发明公开了一种基于MXene材料Ti3C2Tx的同时检测葡萄糖和胆固醇的无酶式丝网印刷电极SPE及其制造方法，可用于同时检测人体血液样本中的葡萄糖和游离胆固醇。该电极通过丝网印刷结合电化学沉积技术制备，将工作电极、对电极、参比电极结合在PET基底上，其中工作电极为MXene/碳C/壳聚糖CTS/氧化亚铜Cu2O，参比电极为银Ag/氯化银AgCl，对电极为C，只需要少量待测液即可完成测试。利用MXene在正电位氧化葡萄糖，Cu2O在负电位氧化胆固醇，利用时间电流法it等电化学测试技术实现多物质同时检测，并通过在真实人体血液样本中测试证实其检测可行性。

Description

同时检测葡萄糖和胆固醇的方法、电极及电极制作方法
技术领域
本发明涉及血糖和胆固醇检测技术领域，尤其涉及一种同时检测葡萄糖和胆固醇的方法、检测电极及电极制作方法。
背景技术
葡萄糖是一种重要的生物学指标，在生物学领域具有重要地位，作为生物的主要供能物质，是活细胞的能量来源和新陈代谢中间产物，与糖尿病及人体血液中存在的肾功能障碍和衰竭等有关。
目前医学上对于这些可能引发的疾病还没有有效的治疗方式，因此，快速精准的检测血糖对于糖尿病等的治疗和控制至关重要。同时，“三高”即高血糖、高血压和高脂血症的发病率在世界范围内迅速上升，属于时代高速发展所派生的“富贵病”，且存在一定关联性，比如糖尿病人易患高血脂，容易形成动脉硬化，导致其血管弹性差加剧造成血压升高，因此这三种疾患中的任何一种都会导致“三高”发生。同时，糖尿病容易引起动脉粥样硬化性心血管疾病并发症，比如心力衰竭、心肌梗死、周围血管闭塞、脑卒中等，对糖尿病患者的生活质量和预期寿命造成严重影响。大型生化分析仪能完成同时检测，但费时费力且需依赖专业操作人员，给慢性病长期频繁的复查带来不便，不利于病情的早发现、早诊断。因此，研究开发同步检测葡萄糖和胆固醇的精准、稳定、低成本的生物传感器，监测血糖和胆固醇的浓度及动态变化趋势，以提高患者日常测试的依从性，在多种疾病预防、诊治及筛查上具有重要研究价值。
目前对葡萄糖、胆固醇等生物小分子测定主要有电化学法和光学法两种。
光学测量方法以无创性作为优点，但其抗干扰性差，且信号弱，不确定性大，操作复杂，不适宜制备便携式家用传感器。
电化学法因其独特优势，包括灵敏度高、检测效率高、仪器简单、操作简便、生产成本低等，已逐渐成为有效且重要的检测方式。电化学葡萄糖传感器电极上多修饰葡萄糖氧化酶（GOx）或葡萄糖脱氢酶（GDH）作为敏感单元，胆固醇传感器主要利用胆固醇氧化酶（ChOx），这种含酶式传感器具有专一性好、准确性高等优点，然而酶的活性对环境十分敏感，容易受到pH值、湿度、有毒化学物质等因素的影响。
因此研制具有检测指标高、成本低、适用性强的无酶式电化学葡萄糖/胆固醇传感器，摆脱检测对环境因素的依赖，具有极高的研究价值和广泛的应用前景。
发明内容
本发明要解决的技术问题：在于解决现有技术问题，提供一种同时检测葡萄糖和胆固醇的方法、电极及电极制作方法。
本发明提供如下技术方案：一种本发明公开了一种同时检测检测葡萄糖和胆固醇的方法，使用MXene中的Ti4+在正电位下氧化葡萄糖，利用Cu2O在负电位下产生的Cu2+氧化胆固醇，通过所述MXene与所述Cu2O协同作用，实现无酶式同时检测葡萄糖和胆固醇。
进一步的，通过所述MXene与所述Cu2O协同作用，产生的反应电流通过微电极输出至传感检测端，通过建立血糖/胆固醇浓度与电学信号的相关性模型，实时输出浓度信息
本发明还公开了一种同时检测检测葡萄糖和胆固醇的电极，所述电极为MXene/CTS/Cu2O/SPCE电极，包括绝缘层、PET基底和集成在所述PET基底上的Ag/AgCl参比电极、C对电极和MXene/CTS/Cu2O/C工作电极。
本发明还公开一种用于检测检测葡萄糖和胆固醇的电极制作方法，制备MXene溶液，将所述MXene溶液与碳浆混合后，通过丝网印刷修饰在SPCE划定的工作电极区域，得到MXene/SPCE；随后对所述MXene/SPCE电沉积氧化亚铜Cu2O处理，得到MXene/CTS/Cu2O/SPCE电极。
进一步的，包括如下步骤，
S1：含氟酸盐/盐酸混合体系刻蚀法，利用水热法将MAX中Al层刻蚀掉生成层状二维纳米材料，制备MXene溶液；
S2：将所述MXene溶液与碳浆混合后，通过丝网印刷修饰在SPCE上划定的工作电极区域，干燥处理后，得到MXene/SPCE电极；
S3：恒电位下，对所述MXene/SPCE电极进行电沉积氧化亚铜Cu2O处理，得到MXene/CTS/Cu2O/SPCE电极。
进一步的，所述S1具体包括如下步骤，
S1.1、将1 g氟化锂加入到20 mL 9 M盐酸水溶液中，然后在10 min内缓慢加入1 gTi3AlC2，随后将混合物转移到35℃水浴中处理24 h，然后以3500 rpm转速离心10 min，倒掉上清液；
S1.2、将去除上清液后的混合物沉淀用去离子水洗涤，放入大功率超声机中超声10min，取出继续离心，重复该步骤多次直至离心后倒出的上清液pH达到5；
S1.3、加入乙醇作为插层剂，加入上述离心管中，将分散体分别超声处理和离心1小时，超声功率为750 W，离心参数为10000 rpm；
S1.4、取离心沉淀产物，加入去离子水，继续以750 W功率超声20 min后，再将分散液以3500 rpm离心3 min，收集黑棕色上清液作为MXene溶液。
进一步的，所述S2具体包括如下步骤：
S2.1、首先将PET膜裁剪成适当大小，用乙醇和去离子水清洗后烘干；然后将其放在丝网印刷机工作区域，打开真空泵，使膜紧贴在机器表面且保证没有气泡；
S2.2、将网板在PET膜上充分对齐，逐层打印Ag、碳浆、Ag/ AgCl和绝缘油墨层，每一层印刷结束后都要放在烘箱中70℃下烘干20 min；最后一层烘好后即得到SPCE，可连接电化学工作站进行测试；
S2.3、再取1 ml MXene溶液混合适量碳浆，快速搅拌后表面出现清澈液体，继续搅拌至无液体析出即可得到饱和的MXene/C混合油墨；
S2.4、将所述饱和的MXene/C混合油墨印刷在SPCE的工作电极区域，放入70 ℃烘箱中干燥20 min，即得到MXene/SPCE。
进一步的，所述S3具体包括，将0.5wt%CTS加入0.5 M醋酸铜溶液中，混合后在-0.4V电位下进行2000s的恒电位沉积，得到MXene/CTS/Cu2O/SPCE电极。
本发明与现有技术相比的有益效果：
1、本发明利用过渡族金属碳化物MXene、过渡族金属氧化物Cu2O等构建具有优异催化活性的类酶催化剂，基于PET基丝网印刷电极制备电化学生物传感器，开发生物相容性好、比表面积大、活性位点充足的高灵敏度生物传感器；工作电极区域的MXene二维纳米材料具有优异的生物相容性和导电性，且具有大比表面积，修饰Cu2O后进一步增强电极表面反应活性位点，且充分利用其协同作用，互不干扰的通过电位分离实现多物质同时检测。
2.本发明MXene/CTS/Cu2O/SPCE电极，能实现无酶式同时检测葡萄糖和胆固醇，利用电化学测量技术来实现高灵敏生物质检测，改善酶电极检测下限高、灵敏度低、工作电极易失效、需要频繁更换等问题，实现血糖/胆固醇传感器精准、快速、稳定检测，兼具成本低廉、结构紧凑、操作简单、更换容易、携带方便的优点，只需微量样品即可实现POCT。
3. 利用电化学沉积法修饰Cu2O，在Cu(CH3COO)2溶液中加入CTS（0.5wt%）作为电解质溶液，利用CTS与MXene之间的静电相互作用以及CTS上的氨基与MXene纳米片表面的OH、O和F基团之间的氢键作用，增强电极测试稳定性。
4. 丝网印刷电极制造过程简单、尺寸小、柔性好，制造成本低，具有可批量化生产的优势，而且有利于和便携式可穿戴设备进行集成开发。
附图说明
图1为本发明中同时检测葡萄糖和胆固醇的电极制备方法的流程示意图；
图2为本发明中，电极工作区域的扫描电子显微镜图像；其中，图2a为测试前，2b为测试后；
图3为本发明中，电极MXene/CTS/Cu2O/SPCE与MXene/SPCE和MXene/Cu2O/SPCE在1.0 M NaOH溶液中的循环伏安（CV）曲线对比；
图4为本发明中，MXene/CTS/Cu2O/SPCE电极在NaOH溶液中的CV图像；其中
图4a为电极在1.0 M NaOH溶液中的CV图像；
图4b为电极在加入不同浓度葡萄糖及胆固醇后的CV曲线；
图5为本发明中，MXene/CTS/Cu2O/SPCE电极在1 M NaOH电解液中，每秒加入0.01mM胆固醇情况下，对不同浓度胆固醇的i-t图像及线性拟合；
图6为本发明中，MXene/CTS/Cu2O/SPCE电极在1 M NaOH电解液中，每秒加入0.1mM葡萄糖情况下，对不同浓度葡萄糖的i-t图像及线性拟合；
图7为本发明中， MXene/CTS/Cu2O/SPCE电极在1.0 M NaOH电解液中，对葡萄糖和胆固醇检测的选择性测试；
其中，图7a为在胆固醇检测电位下加入0.5 mM其他物质和0.05 mM胆固醇的电流响应值对比;
图7b为葡萄糖检测电位下加入0.5 mM其他物质和0.5 mM葡萄糖的电流响应值的对比。
具体实施方式
为使本发明的目的，技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实例中的附图，对本发明中的技术方案进行更加清楚，完整地描述。
一种同时检测检测葡萄糖和胆固醇的方法，包括使用MXene中的Ti4+在正电位下氧化葡萄糖，利用Cu2O在负电位下产生的Cu2+氧化胆固醇，通过MXene与Cu2O协同作用，产生的反应电流通过微电极输出至传感检测端，通过建立血糖/胆固醇浓度与电学信号的相关性模型，实时输出浓度信息，实现无酶式同时检测葡萄糖和胆固醇。
本发明公开了一种同时检测检测葡萄糖和胆固醇的电极，电极为MXene/CTS/Cu2O/SPCE电极，包括绝缘层41、PET基底45和集成在PET基底45上的Ag/AgCl参比电极42、C对电极43和MXene/CTS/Cu2O/C工作电极44。
本发明还公开了一种用于检测检测葡萄糖和胆固醇的电极制作方法，制备MXene溶液，将MXene溶液与碳浆混合后，通过丝网印刷修饰在SPCE划定的工作电极区域，得到MXene/SPCE；随后对MXene/SPCE电沉积氧化亚铜Cu2O处理，得到MXene/CTS/Cu2O/SPCE电极。
具体来说，包括如下步骤，
S1：含氟酸盐/盐酸混合体系刻蚀法，利用水热法将MAX中Al层刻蚀掉生成层状二维纳米材料，制备MXene溶液；
S1.1将1 g氟化锂加入到20 mL 9 M盐酸水溶液中，然后在10 min内缓慢加入1 gTi3AlC2，随后将混合物转移到35℃水浴中处理24 h，然后以3500 rpm转速离心10 min，倒掉上清液；
S1.2将去除上清液后的混合物沉淀用去离子水洗涤，放入大功率超声机中750W超声10min，取出继续离心，重复该步骤多次直至离心后倒出的上清液pH达到5；
S1.3加入乙醇作为插层剂，加入上述离心管中，将分散体分别超声处理和离心1小时，超声功率为750 W，离心参数为10000 rpm；
S1.4取离心沉淀产物，加入去离子水，继续以750 W功率超声20 min后，再将分散液以3500 rpm离心3 min，收集黑棕色上清液作为MXene溶液。
S1.5多次重复S1.4，获取更多的MXene溶液；
S2：将MXene溶液与碳浆混合后，通过丝网印刷修饰在SPCE上划定的工作电极区域，干燥处理后，得到MXene/SPCE电极；
S2.1首先将PET膜裁剪成适当大小，用乙醇和去离子水清洗后烘干；然后将其放在丝网印刷机工作区域，打开真空泵，使膜紧贴在机器表面且保证没有气泡；
S2.2将网板在PET膜上充分对齐，逐层打印Ag、碳浆、Ag/ AgCl和绝缘油墨层，每一层印刷结束后都要放在烘箱中70℃下烘干20 min；最后一层烘好后即得到SPCE，可连接电化学工作站进行测试；
S2.3再取1 ml MXene溶液混合适量碳浆，快速搅拌后表面出现清澈液体，继续搅拌至无液体析出即可得到饱和的MXene/C混合油墨；
S2.4将饱和的MXene/C混合油墨印刷在SPCE的工作电极区域，放入70 ℃烘箱中干燥20 min，即得到MXene/SPCE。
S3：恒电位下，对MXene/SPCE电极进行电沉积氧化亚铜Cu2O处理，得到MXene/CTS/Cu2O/SPCE电极，具体来说，将0.5wt%CTS加入0.5 M醋酸铜溶液中，混合后在-0.4 V电位下进行2000s的恒电位沉积，得到MXene/CTS/Cu2O/SPCE电极。
如图1所示，展示一种基于过渡族金属二维纳米材料MXene的同时检测葡萄糖和胆固醇的丝网印刷电极制备方式以及其结构。
如图1中步骤1所示，为含氟酸盐/盐酸混合体系刻蚀法制备MXene。
首先利用含氟酸盐/盐酸混合体系代替氢氟酸（HF），通过生成HF分子将MAX相中Al层刻蚀掉，并利用乙醇进一步插层。
具体包括如下步骤：将1 g氟化锂（LiF）加入到20 mL 9 M盐酸水溶液中，然后在10min内缓慢加入1 g Ti3AlC2（MAX），随后将混合物转移到35℃水浴中处理24 h，然后以3500rpm转速离心10 min，倒掉上清液（强酸产物）。将沉淀用去离子水洗涤，放入大功率超声机中超声10min，取出继续离心，
重复该步骤多次,直至离心后倒出的上清液pH达到5。
随后，加入乙醇作为插层剂，加入上述离心管中，将分散体分别超声处理和离心1小时，超声功率为750 W，离心参数为10000 rpm。
取离心沉淀产物，加入去离子水，继续以750 W功率超声20 min后，再将分散液以3500 rpm离心3 min，收集黑棕色上清液作为MXene溶液。
多次重复上步获取更多的少层分散液。
如图1中步骤2所示，为丝网印刷碳电极（SPCE）以及MXene/SPCE；
取1 mL上述MXene溶液，混合适量碳浆，快速搅拌后表面出现清澈液体;是由于MXene分子与碳浆结合力大于与水的结合力，倒掉表面出现的清澈液体;
继续搅拌至无液体析出即可得到饱和的MXene/C混合油墨。
将混合浆料印刷在工作电极区域，放入70 ℃烘箱中干燥20 min，即得到MXene/SPCE。
如图1中步骤2所示，为恒电位下电沉积Cu2O，得到MXene/CTS/Cu2O/SPCE；
利用电化学沉积法修饰Cu2O，但其与电极结合稳定性较差，电流相应信号不稳定，因此在Cu(CH3COO)2溶液中加入CTS（0.5wt%）作为电解质溶液，利用CTS与MXene之间的静电相互作用以及CTS上的氨基与MXene纳米片表面的OH、O和F基团之间的氢键作用，增强电极测试稳定性。
对MXene/SPCE利用时间电流法（i-t）法在-0.4 V电位下进行2000 s的电沉积，得到MXene/CTS/Cu2O/SPCE。
图2为对制备得电极工作区域微观结构进行探究，从SEM图像可以看出，测试前有明显的Cu2O颗粒充分附着在电极表面，而经过多次测试后，Cu2O被用于氧化胆固醇而被消耗，表面仅剩少量颗粒。
说明Cu2O在负电位氧化胆固醇，因此利用Cu2O可检测胆固醇。
图3为利用CV法测试MXene/CTS/Cu2O/SPCE电极导电性。由于MXene中Ti元素在较大正电位下容易被氧化为二氧化钛（TiO2），形成致密的氧化膜阻碍离子传输，影响电极传感性能，设置电压范围为-0.8 V到0.4 V，静止时间2 s，以50 mV/s为扫描速度，以1.0 M 氢氧化钠（NaOH）溶液作为电解液，得到CV曲线，经过电化学沉积后的MXene/Cu2O/SPCE和MXene/CTS/Cu2O/SPCE与MXene/SPCE相比，电流值有明显增加，可能使是由于修饰Cu2O后增加了活性位点，并提高了电子运输通道，增强了电极导电性。
虽然MXene/Cu2O/SPCE导电性最好，但其CV曲线只出现了Cu的一对氧化还原峰，说明Cu2O与MXene间分子结合力不足。
而在Cu(CH3COO)2溶液中加入CTS后，虽然电流峰值与MXene/Cu2O/SPCE相比有所下降，但MXene/CTS/Cu2O/SPCE具有明显的几对氧化还原峰，且其在电化学测试过程中较为稳定，因此其有希望进行胆固醇和葡萄糖的检测。
图4为电极在1.0 M NaOH溶液中的CV测试图像，其中图4a中，峰Ⅰ为Cu1+到Cu，峰Ⅱ为Cu到Cu1+，峰Ⅲ为Cu2+到Cu1+，峰Ⅳ: Cu1+到Cu2+，峰Ⅴ为Ti4+到Ti2+，峰Ⅵ为0.35V电位上Ti2 +到Ti4+。
利用MXene中Ti元素在正电位氧化葡萄糖，同时利用Cu元素在负电位氧化胆固醇，发挥两个组分间的协同作用，实现多功能检测。
图4b中，评估MXene/CTS/Cu2O/SPCE对胆固醇和葡萄糖的检测能力，分别加入两种待测物质，葡萄糖仅引起正电位电流响应。
加入胆固醇后仅引起峰Ⅰ和峰Ⅲ上的峰值电流改变。而峰Ⅰ电流较小，因此选择峰Ⅲ-0.165V作为胆固醇测试电位，选择0.35V即峰Ⅵ作为葡萄糖测试电位。
图5和图6为分别在峰Ⅲ和峰Ⅵ电位上进行it测试的结果，仍以1.0 M NaOH作为电解液。
首先在峰Ⅲ上检测胆固醇，由于胆固醇水溶性较差，先将其溶解在乙醇中，配制10mM高浓度胆固醇溶液，在60 ml电解液中每次滴入60 μl，即每次胆固醇浓度增加0.01 mM，测试图像及多次测试后误差棒如图5所示。
传感器对胆固醇检测的拟合直线为I (mA) = -0.00609 C (mM) + 0.08（R2=0.9951），则其胆固醇检测灵敏度为48.44 μA•mM-1cm-2，线性范围为15.5-100 μM，检测下限经计算（S/N=3）为15.5 μM。
在峰Ⅵ，即0.35V电位下对葡萄糖检测的it曲线，如图6所示，多次测量做误差棒并线性拟合，I (mA) = 0.171 C (mM) - 0.007（R2=0.9944），则其对葡萄糖的灵敏度为1361.36 μA•mM-1cm-2。线性范围为78.9-1000 μM，检测下限为（S/N=3）78.9 μM。
证明MXene/CTS/Cu2O/SPCE具有检测葡萄糖和胆固醇两种生物体内常见小分子的能力。
图7为电极的抗干扰性测试，从而进一步证明传感器的应用潜力。
通过在NaOH溶液中分别加入5 mM浓度的尿酸（UA）、抗坏血酸（AA）、对乙酰氨基酚（APAP）、氯化钠（NaCl）以及乳糖(L-T)作为血液中常见的干扰物质，分别与0.1 mM葡萄糖和0.05 mM胆固醇引起的电流信号对比，证明这种传感器拥有优异抗干扰特性，可以作为一种多功能生物传感器用于实际测试。
表1 MXene/CTS/Cu2O/SPCE电极在2%血液样本中同时检测葡萄糖和胆固醇情况
样本 待测物 待测物加入量 待测物测试值 回收率(%)
1 葡萄糖 0.1mM 0.09399496 93.99%
胆固醇 0.02mM 0.02102842 105.14%
2 葡萄糖 0.1mM 0.09364423 93.64%
胆固醇 0.02mM 0.01922129 96.11%
3 葡萄糖 0.1mM 0.09493023 94.93%
胆固醇 0.02mM 0.02052407 102.62%
4 葡萄糖 0.1mM 0.1056274 105.63%
胆固醇 0.02mM 0.01936915 96.85%
表1为电极的实际血样测试结果，对MXene/CTS/Cu2O/SPCE进行实际血样测试，血液样本由南京中大医院提供。
葡萄糖在人体内正常含量约为4 mM左右，而胆固醇理想含量为<5.2 mM，其中可以由纳米材料直接氧化的游离态胆固醇约占10%。因此正常血液样本经过50倍稀释后，其葡萄糖和胆固醇的含量刚好落在本文制备的材料检测范围，对生物质含量高的血液样本可以进行多次稀释，大大减少了检测用血量。
取2 mL血清用1.0 M NaOH电解液稀释50倍作为测试溶液，利用加标回收法分别测试葡萄糖和胆固醇分子检测能力，结果如表5-1所示，回收率均在93%~106%之间，误差不超过10%，证明本发明的电极可实现多物质的精准、快速检测。
上述具体实施方式，仅为说明本发明的技术构思和结构特征，目的在于让熟悉此项技术的相关人士能够据以实施，但以上内容并不限制本发明的保护范围，凡是依据本发明的精神实质所作的任何等效变化或修饰，均应落入本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种同时检测检测葡萄糖和胆固醇的方法，其特征在于：使用MXene中的Ti4+在正电位下氧化葡萄糖，利用Cu2O在负电位下产生的Cu2+氧化胆固醇，通过所述MXene与所述Cu2O协同作用，实现无酶式同时检测葡萄糖和胆固醇。
2.根据权利要求1所述的同时检测检测葡萄糖和胆固醇的方法，其特征在于：通过所述MXene与所述Cu2O协同作用，产生的反应电流通过微电极输出至传感检测端，通过建立血糖/胆固醇浓度与电学信号的相关性模型，实时输出浓度信息。
3.一种同时检测检测葡萄糖和胆固醇的电极，其特征在于：所述电极为MXene/CTS/Cu2O/SPCE电极，包括绝缘层（41）、PET基底（45）和集成在所述PET基底（45）上的Ag/AgCl参比电极（42）、C对电极（43）和MXene/CTS/Cu2O/C工作电极（44）。
4.一种用于检测检测葡萄糖和胆固醇的电极制作方法，其特征在于：制备MXene溶液，将所述MXene溶液与碳浆混合后，通过丝网印刷修饰在SPCE划定的工作电极区域，得到MXene/SPCE；随后对所述MXene/SPCE电沉积氧化亚铜Cu2O处理，得到MXene/CTS/Cu2O/SPCE电极。
5.根据权利要求4所述的用于检测检测葡萄糖和胆固醇的电极制作方法，其特征在于：包括如下步骤，
S1：含氟酸盐/盐酸混合体系刻蚀法，利用水热法将MAX中Al层刻蚀掉生成层状二维纳米材料，制备MXene溶液；
S2：将所述MXene溶液与碳浆混合后，通过丝网印刷修饰在SPCE上划定的工作电极区域，干燥处理后，得到MXene/SPCE电极；
S3：恒电位下，对所述MXene/SPCE电极进行电沉积氧化亚铜Cu2O处理，得到MXene/CTS/Cu2O/SPCE电极。
6.根据权利要求5所述的电极制作方法，其特征在于：所述S1具体包括如下步骤，
S1.1、将1 g氟化锂加入到20 mL 9 M盐酸水溶液中，然后在10 min内缓慢加入1 gTi3AlC2，随后将混合物转移到35℃水浴中处理24 h，然后以3500 rpm转速离心10 min，倒掉上清液；
S1.2、将去除上清液后的混合物沉淀用去离子水洗涤，放入大功率超声机中（750W）超声10min，取出继续离心，重复该步骤多次直至离心后倒出的上清液pH达到5；
S1.3、加入乙醇作为插层剂，加入上述离心管中，将分散体分别超声处理和离心1小时，超声功率为750 W，离心参数为10000 rpm；
S1.4、取离心沉淀产物，加入去离子水，继续以750 W功率超声20 min后，再将分散液以3500 rpm离心3 min，收集黑棕色上清液作为MXene溶液。
7.根据权利要求5或6所述的电极制作方法，其特征在于：所述S2具体包括如下步骤，
S2.1、首先将PET膜裁剪成适当大小，用乙醇和去离子水清洗后烘干；然后将其放在丝网印刷机工作区域，打开真空泵，使膜紧贴在机器表面且保证没有气泡；
S2.2、将网板在PET膜上充分对齐，逐层打印Ag、碳浆、Ag/ AgCl和绝缘油墨层，每一层印刷结束后都要放在烘箱中70℃下烘干20 min；最后一层烘好后即得到SPCE，可连接电化学工作站进行测试；
S2.3、再取1 ml MXene溶液混合适量碳浆，快速搅拌后表面出现清澈液体，继续搅拌至无液体析出即可得到饱和的MXene/C混合油墨；
S2.4、将所述饱和的MXene/C混合油墨印刷在SPCE的工作电极区域，放入70 ℃烘箱中干燥20 min，即得到MXene/SPCE。
8.根据权利要求7所述的电极制作方法，其特征在于：所述S3具体包括，将0.5wt%CTS加入0.5 M醋酸铜溶液中，混合后在-0.4 V电位下进行2000s的恒电位沉积，得到MXene/CTS/Cu2O/SPCE电极。
CN202210682695.0A 2022-06-16 2022-06-16 同时检测葡萄糖和胆固醇的方法、电极及电极制作方法 Pending CN115097149A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202210682695.0A CN115097149A (zh) 2022-06-16 2022-06-16 同时检测葡萄糖和胆固醇的方法、电极及电极制作方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202210682695.0A CN115097149A (zh) 2022-06-16 2022-06-16 同时检测葡萄糖和胆固醇的方法、电极及电极制作方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN115097149A true CN115097149A (zh) 2022-09-23

Family

ID=83290243

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202210682695.0A Pending CN115097149A (zh) 2022-06-16 2022-06-16 同时检测葡萄糖和胆固醇的方法、电极及电极制作方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN115097149A (zh)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116429725A (zh) * 2023-03-15 2023-07-14 中国人民解放军西部战区总医院 MXene材料用于提高太赫兹超材料检测血液灵敏度中的应用及芯片
TWI835395B (zh) * 2022-11-08 2024-03-11 國立雲林科技大學 用於抗壞血酸檢測之生醫感測器之量測系統及其方法

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI835395B (zh) * 2022-11-08 2024-03-11 國立雲林科技大學 用於抗壞血酸檢測之生醫感測器之量測系統及其方法
CN116429725A (zh) * 2023-03-15 2023-07-14 中国人民解放军西部战区总医院 MXene材料用于提高太赫兹超材料检测血液灵敏度中的应用及芯片

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Ji et al. Smartphone-based integrated voltammetry system for simultaneous detection of ascorbic acid, dopamine, and uric acid with graphene and gold nanoparticles modified screen-printed electrodes
CN108802141B (zh) 无酶的葡萄糖电化学传感器及其检测方法
TWI450967B (zh) 均勻之複合式觸媒／酵素結構及其製備方法與應用
CN102636540A (zh) 一种葡萄糖检测传感器及其制备和使用方法
CN115097149A (zh) 同时检测葡萄糖和胆固醇的方法、电极及电极制作方法
CN101315345B (zh) 一种无酶情况下检测葡萄糖浓度的修饰电极的制备方法及应用
CN107037102B (zh) 一种纳米复合材料及其制备方法、应用
CN105572199A (zh) 工作电极生物反应物及电极式测试条
CN108414599B (zh) 铜纳米颗粒无酶电化学葡萄糖传感器的制备方法
CN107436316A (zh) 基于石墨烯和氧化石墨烯复合材料的葡萄糖传感器的制备
Liu et al. Enzyme biosensors for point-of-care testing
Quadrini et al. Electrochemical methods for the determination of urea: Current trends and future perspective
CN105866226A (zh) 一种葡萄糖氧化酶生物传感器的制备及使用方法
US20070105232A1 (en) Voltammetric detection of metabolites in physiological fluids
CN103399070A (zh) 一种基于氢氧化镍和葡萄糖氧化酶的用于葡萄糖检测的高灵敏电化学传感器制备方法
CN1912626A (zh) 一次性碳基葡萄糖芯片的制备及电化学检测方法
CN111065762A (zh) 电化学生物传感器
CN113358726A (zh) 用于电化学方法检测肌酐的电极、试纸及其制备方法
CN106018532A (zh) 氧化石墨烯与植酸修饰电极的制备及组装的电化学检测装置
CN115466399B (zh) 一种MIL-101(Cr)/MXene基复合材料的制备方法及其应用
Malik et al. Construction of an amperometric pyruvate biosensor based on enzyme bound to a nanocomposite and its comparison with enzyme nanoparticles bound to electrode
CN215493305U (zh) 用于电化学方法检测肌酐的电极、试纸及生物传感器
CN104198553A (zh) 一种生物传感器敏感膜及其制备方法与用途
CN101216451B (zh) 一种dna生物传感器电极的制作方法及其应用
CN112240901B (zh) 一种简易的甘油生物传感芯片的制备方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination