阅读说明：本技术 一种用于血液酶检测的电化学传感器 (Electrochemical sensor for detecting blood enzyme ) 是由 王龙喜 于 2020-07-20 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种用于血液酶检测的电化学传感器。直接使用玻碳板作为单独的一个工作电极,并且与对电极和参比电极分开,加工成本低,结构新颖,检测效果好；将对电极和参比电极制备在一片材料上,对电极和参比电极制备时充分利用铂电极,来制备参比电极,可以提高制作效率；在玻碳板上线喷银,然后在置换出金,进一步在此基础上生长金纳米枝晶,纳米星或者金纳米星等结构,大大增大了修饰的金和玻碳板的连接强度,而且增大了比表面积,提高了检测的精度。并且由于制备的纳米结构可以调节,可以进一步充分研究其制备的形貌和检测灵敏度之间的关系。(The invention relates to an electrochemical sensor for blood enzyme detection. The glassy carbon plate is directly used as a single working electrode and is separated from the counter electrode and the reference electrode, so that the processing cost is low, the structure is novel, and the detection effect is good; the counter electrode and the reference electrode are prepared on one piece of material, and the platinum electrode is fully utilized to prepare the reference electrode when the counter electrode and the reference electrode are prepared, so that the manufacturing efficiency can be improved; silver is sprayed on the glassy carbon plate, gold is replaced, and gold nano dendrites, nano stars or gold nano stars and other structures are further grown on the basis, so that the connection strength of the modified gold and the glassy carbon plate is greatly increased, the specific surface area is increased, and the detection precision is improved. And the prepared nano structure can be adjusted, so that the relationship between the prepared morphology and the detection sensitivity can be further fully researched.)

一种用于血液酶检测的电化学传感器

技术领域

本发明涉及纳米材料传感器领域，尤其涉及一种用于血液酶检测的电化学传感器。

背景技术

谷丙转氨酶(ALT)主要存在于各种细胞中，尤以肝细胞为最，整个肝脏内转氨酶含量约为血中含量的100倍。正常时，只要少量释放入血中，血清中其酶的活性即可明显升高。在各种病毒性肝炎的急性期、药物中毒性肝细胞坏死时，ALT大量释放入血中，因此它是诊断病毒性肝炎、中毒性肝炎的重要指标。肝细胞内谷丙转氨酶的浓度比血清高1000～3000倍。只要有1％的肝细胞坏死，便可使血中酶活性增高1倍，因此转氨酶(尤其是ALT)是急性肝细胞损害的敏感标志。

在现有的检测ALT的主要方法中，包括显色法、化学滴定法、层析法、色谱或质谱法、电化学法等；尤其电化学法检测速度快，精度高，还可以与微流控技术相结合。然而在目前的检测中，由于实际检测中ALT的浓度一般比较低，且样本量较小，实际检测中由于电极和样本结合存在不佳的情况，导致检测的精度不好。

近些年发展的电极修饰技术，在电极上修饰纳米材料，从而提高检测的精度具有非常好的效果，但是直接将纳米材料修饰到电极上导致连接效果较差，影响检测的效果。

发明内容

针对上述内容，为解决上述问题，提供一种用于血液酶检测的电化学传感器，包括基底层、覆盖层、微流道层，上电极层和下电极层；

电化学传感器按照基底层、上电极层、微流道层、下电极层、覆盖层从下至上的顺序叠加而成；微流道层设置有供液体流动和反应的的第一通孔；上电极层设置有对电极和参比电极，下电极层设置有工作电极，参比电极、对电极、工作电极的位置和微流道层的通孔相对应；上电极层和下电极层设置有将电极引出的引出线；覆盖层设置有加入样品或试剂的加样口，加样口和微流道层的通孔通过上电极层处的第二通孔连通；

其中对电极材料为铂，参比电极为Ag/AgCl，工作电极为谷氨酸氧化酶修饰的纳米金修饰的GCE电极。

上电极层采用PDMS制成，制备方法为先使用第一掩模板将上电极层的一侧遮挡，只漏出待制作参比电极和对电极的位置，且两个位置之间相互隔离且均到达PDMS材料的边缘；然后在待制备对电极的位置使用磁控溅射法一层铂金属膜，溅射厚度10～50μm，得到铂电极，磁控溅射时将参比电极处遮挡住；然后遮挡住对电极位置，在参比电极位置溅射一层50～100μm的Ag，得到Ag电极；溅射后将铂电极与电源负极连接，Ag电极与电源正极连接，并将Ag电极靠近PDMS中心的一端置入常温下的HCl溶液中，通入5mA的电流一定时间在Ag电极处得到Ag/AgCl电极；之后将PDMS边缘处的Ag和Pt引出，并拆除第一掩模板。

下电极层采用玻碳片制成，制备方法为：

使用第二掩模板将下电极层的一侧遮挡，只露出待制作工作电极的位置，然后使用磁控溅射在掩模的情况下溅射一层Ag，要求Ag不能完全覆盖住玻碳片，溅射加热时间应小于100s；

然后将玻碳片置于2.8mmol/L的HAuCl₄的硫酸乙醇水溶液中；在-0.2V至-0.3V的恒定电位下生长10～20min，生长过程中HAuCl₄中的Au先形成离子，并被溅射的Ag置换出后紧紧连接在玻碳板上；然后Au进一步生长，在玻碳板上形成纳米星或者纳米花；从而得到Au修饰的玻碳电极；

然后将Au修饰的玻碳电极置入含有谷氨酸氧化酶50mg/L、牛血清蛋白2mg/L、戊二醛20mg/L和0.5％的Nafion的pH＝7.3溶液中30-60min，从而将谷氨酸氧化酶修饰到电极上；从而得到谷氨酸氧化酶修饰的纳米金修饰的GCE电极。

所述基底层、上电极层、微流道层、下电极层、覆盖层的厚度为500-1000微米；其中基底层、上电极层、微流道层、覆盖层均有PDMS材料制成。

在玻碳片上形成的纳米Au的比表面积大于400m²/g。

检测的血液酶为丙氨酸转氨酶(ALT)。

玻碳片在使用前需要进行预处理，预处理的方式为先使用超纯水冲洗干净，然后依次使用400、800、1000目的氧化铝砂纸打磨，然后用乙醇超声清洗后浸泡在硫酸溶液中使用循环伏安法进行活化。

本发明的有益效果为：

1)直接使用玻碳板作为单独的一个工作电极，并且与对电极和参比电极分开，加工成本低，结构新颖，检测效果好；

2)将对电极和参比电极制备在一片材料上，对电极和参比电极制备时充分利用铂电极，来制备参比电极，可以提高制作效率；

3)在玻碳板上线喷银，然后在置换出金，进一步在此基础上生长金纳米枝晶，纳米星或者金纳米星等结构，大大增大了修饰的金和玻碳板的连接强度，而且增大了比表面积，提高了检测的精度。并且由于制备的纳米结构可以调节，可以进一步充分研究其制备的形貌和检测灵敏度之间的关系。

附图说明

被包括来提供对所公开主题的进一步认识的附图，将被并入此说明书并构成该说明书的一部分。附图也阐明了所公开主题的实现，以及连同详细描述一起用于解释所公开主题的实现原则。没有尝试对所公开主题的基本理解及其多种实践方式展示超过需要的结构细节。

图1为本发明的正视示意图；

图2为本发明的***示意图；

图3为本发明的截面示意图；

图4为本发明检测的标准曲线图。

具体实施方式

本发明的优点、特征以及达成所述目的的方法通过附图及后续的详细说明将会明确。

实施例1：

检测的血液酶为丙氨酸转氨酶(ALT)。

一种用于血液酶检测的电化学传感器，包括基底层1、覆盖层5、微流道层3，上电极层4和下电极层2；

电化学传感器按照基底层1、上电极层4、微流道层3、下电极层2、覆盖层5从下至上的顺序叠加而成；微流道层3设置有供液体流动和反应的的第一通孔31；上电极层4设置有对电极41和参比电极42，下电极层2设置有工作电极21，参比电极42、对电极41、工作电极21的位置和微流道层3的通孔相对应；上电极层4和下电极层2设置有将电极引出的引出线；覆盖层5设置有加入样品或试剂的加样口51，加样口51和微流道层3的通孔通过上电极层处的第二通孔43连通；

其中对电极41材料为铂，参比电极42为Ag/AgCl，工作电极21为谷氨酸氧化酶修饰的纳米金修饰的GCE电极。

上电极层4采用PDMS制成，制备方法为先使用第一掩模板将上电极层4的一侧遮挡，只漏出待制作参比电极42和对电极41的位置，且两个位置之间相互隔离且均到达PDMS材料的边缘；然后在待制备对电极41的位置使用磁控溅射法一层铂金属膜，溅射厚度10～50μm，得到铂电极，磁控溅射时将参比电极42处遮挡住；然后遮挡住对电极41位置，在参比电极42位置溅射一层50～100μm的Ag，得到Ag电极；溅射后将铂电极与电源负极连接，Ag电极与电源正极连接，并将Ag电极靠近PDMS中心的一端置入常温下的HCl溶液中，通入5mA的电流一定时间在Ag电极处得到Ag/AgCl电极；之后将PDMS边缘处的Ag和Pt引出，并拆除第一掩模板。

下电极层2采用玻碳片制成，制备方法为：

玻碳片在使用前需要进行预处理，预处理的方式为先使用超纯水冲洗干净，然后依次使用400、800、1000目的氧化铝砂纸打磨，然后用乙醇超声清洗后浸泡在硫酸溶液中使用循环伏安法进行活化。

使用第二掩模板将下电极层2的一侧遮挡，只露出待制作工作电极21的位置，然后使用磁控溅射在掩模的情况下溅射一层Ag，要求Ag不能完全覆盖住玻碳片，溅射加热时间应小于100s；

然后将玻碳片置于2.8mmol/L的HAuCl₄的硫酸乙醇水溶液中；在-0.2V至-0.3V的恒定电位下生长10～20min，生长过程中HAuCl₄中的Au先形成离子，并被溅射的Ag置换出后紧紧连接在玻碳板上；然后Au进一步生长，在玻碳板上形成纳米星或者纳米花；从而得到Au修饰的玻碳电极；

然后将Au修饰的玻碳电极置入含有谷氨酸氧化酶50mg/L、牛血清蛋白2mg/L、戊二醛20mg/L和0.5％的Nafion的pH＝7.3溶液中30-60min，从而将谷氨酸氧化酶修饰到电极上；从而得到谷氨酸氧化酶修饰的纳米金修饰的GCE电极。

所述基底层1、上电极层4、微流道层3、下电极层2、覆盖层5的厚度为500-1000微米；其中基底层1、上电极层4、微流道层3、覆盖层5均有PDMS材料制成。

在玻碳片上形成的纳米Au的比表面积大于400m²/g。

实施例2：

使用实施例1的传感器进行ALT检测。

反应的原理为：

L-谷氨酸+H₂O+谷氨酸氧化酶(FAD)→α-酮戊二酸+NH₃+谷氨酸氧化酶(FADH₂)

谷氨酸氧化酶(FADH₂)+O₂→谷氨酸氧化酶(FAD)+H₂O₂

H₂O₂→2H⁺+O₂+4e^-

检测方法为在加样孔内加入反应试剂，反应试剂为人血清，其中的ALT的含量分别为10g/L、20g/L、100g/L、200g/L、1000g/L；反应试剂中还含有L-丙氨酸和α-酮戊二酸

然后将选用300mv电压，而且是工作电极相对于参比电极的电压为正300mv，并在室温条件下测量样本中谷丙转氨酶的含量。每个浓度下测定10次取平均值，并绘制标准回归曲线。

测量结果如下：

得到曲线C＝0.9282I+95.71，R²＝0.9995。

以上所述，仅为本发明的优选实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。