专利名称：一种基于高度有序二氧化钛纳米管阵列的电流型葡萄糖传感器的制备方法
技术领域：
本发明涉及一种基于高度有序二氧化钛纳米管阵列的电流型葡萄糖传感器的制备方法，属于生物传感器技术领域。
背景技术：
葡萄糖是生物体内新陈代谢不可缺少的营养物质，它氧化放出的热量是生物体所需能量的主要来源。随着生活水平的提高，糖尿病的发病率呈上升趋势，因此，发展能够快速、简便、灵敏地检测低浓度葡萄糖的方法，具有十分重要的现实意义。
近年来，葡萄糖传感器由于灵敏度高、稳定性好、操作简单等优点已成为生化分析和临床检验等方面的一个重要研究方向。目前绝大多数葡萄糖生物传感器采用在电极表面修饰葡萄糖氧化酶的方法来制备，以期获得高灵敏度和高选择性的传感器。但是，葡萄糖氧化酶易溶于水，性质不稳定，并且酶的活性中心深埋在蛋白质内部，这些因素影响了葡萄糖生物传感器的灵敏度、稳定性及重现性，也限制了其产业化发展。将纳米材料作为一种新型的生物传感介质，选择合适的固定方法使其与酶相结合，对于提高生物传感器的性能具有重要的意义。本发明利用高度有序的二氧化钛纳米管阵列，提高葡萄糖氧化酶的利用率和催化活性，所制备的电流型葡萄糖传感器检测限低，灵敏度高，制作过程简单易于实现工业化。发明内容
本发明提供一种基于高度有序二氧化钛纳米管阵列的电流型葡萄糖传感器的制备方法。通过金属钛的阳极氧化，在钛基体上得到高度有序的二氧化钛纳米管阵列；将葡萄糖氧化酶负载到二氧化钛纳米管阵列上，制成电流型葡萄糖电化学传感器，实现对葡萄糖的快速有效检测。
本发明的技术方案是一种基于高度有序二氧化钛纳米管阵列的电流型葡萄糖传感器的制备方法，它的步骤如下(1)钛的前处理将钛丝依次放入水、乙醇和丙酮中超声10-15分钟，浓硝酸中浸蚀 10-15秒，水中清洗后氮气冲干；(2)钛阳极氧化将处理后的钛丝放入NH4F的乙二醇溶液中，钼片或石墨为阴极，钛丝为阳极，以20-60V的恒流直流电在室温下进行电化学抛光,抛光时间为0. 5-3小时；(3)二氧化钛纳米管阵列后处理将阳极氧化后的钛丝在300-500°C的条件下煅烧1-3 小时进行退火处理，得到高度有序二氧化钛纳米管阵列；(4)传感器制作将二氧化钛纳米管阵列在葡萄糖氧化酶溶液中浸泡6-12小时，清洗， 表面滴加Nafion溶液封装，在0-10°C的冰箱中晾干，得到基于二氧化钛纳米管的电流型葡萄糖传感器。
所述步骤(2)中NH4F的乙二醇溶液中，NH4F的浓度为0. 1-0. 3 mol/L。
所述步骤(4)中葡萄糖氧化酶溶液的浓度为10_30g/L。
本发明的有益效果是利用高比表面的二氧化钛纳米管阵列负载葡萄糖氧化酶， 酶的利用率为20%以上，电流型葡萄糖传感器检测限低2 u M，检测范围宽0. 25-2. 5mM,灵敏度高29. 6 u A/mM cnT2，可以提高氧化酶的利用率和催化活性，所制电流型葡萄糖传感器检测限低，检测范围宽，灵敏度高，制作过程简单易于实现工业化。
图I是高度有序的二氧化钛纳米管阵列的FESEM图。
图2是在磷酸缓冲液(PBS)中，传感器的响应电流随葡萄糖浓度的变化曲线。
具体实施方式
实施例I一种基于高度有序二氧化钛纳米管阵列的电流型葡萄糖传感器的制备方法，它的步骤如下(1)钛的前处理将钛丝依次放入水、乙醇和丙酮中超声10分钟，浓硝酸中浸蚀10秒， 水中清洗后氮气冲干；(2)钛阳极氧化将处理后的钛丝放入NH4F的乙二醇溶液中，NH4F的浓度为0.I mol/ L，钼片或石墨为阴极，钛丝为阳极，以20V的恒流直流电在室温下进行电化学抛光，抛光时间为0. 5小时；(3)二氧化钛纳米管阵列后处理将阳极氧化后的钛丝在300°C的条件下煅烧I小时进行退火处理，得到高度有序二氧化钛纳米管阵列；(4)传感器制作将二氧化钛纳米管阵列在葡萄糖氧化酶溶液中浸泡6小时，葡萄糖氧化酶溶液的浓度为10g/L，清洗，表面滴加Nafion溶液封装，在0°C的冰箱中晾干，得到基于二氧化钛纳米管的电流型葡萄糖传感器。
实施例2一种基于高度有序二氧化钛纳米管阵列的电流型葡萄糖传感器的制备方法，它的步骤如下(1)钛的前处理将钛丝依次放入水、乙醇和丙酮中超声15分钟，浓硝酸中浸蚀15秒， 水中清洗后氮气冲干；(2)钛阳极氧化将处理后的钛丝放入NH4F的乙二醇溶液中，NH4F的浓度为0.3 mol/ L，钼片或石墨为阴极，钛丝为阳极，以60V的恒流直流电在室温下进行电化学抛光，抛光时间为3小时；(3)二氧化钛纳米管阵列后处理将阳极氧化后的钛丝在500°C的条件下煅烧3小时进行退火处理，得到高度有序二氧化钛纳米管阵列；(4)传感器制作将二氧化钛纳米管阵列在葡萄糖氧化酶溶液中浸泡12小时，葡萄糖氧化酶溶液的浓度为30g/L，清洗，表面滴加Nafion溶液封装，在10°C的冰箱中晾干，得到基于二氧化钛纳米管的电流型葡萄糖传感器。
实施例3一种基于高度有序二氧化钛纳米管阵列的电流型葡萄糖传感器的制备方法，它的步骤如下(1)钛的前处理将钛丝依次放入水、乙醇和丙酮中超声12分钟，浓硝酸中浸蚀12秒， 水中清洗后氮气冲干；(2)钛阳极氧化将处理后的钛丝放入NH4F的乙二醇溶液中，NH4F的浓度为0.2 mol/ L，钼片或石墨为阴极，钛丝为阳极，以40V的恒流直流电在室温下进行电化学抛光，抛光时间为2小时；(3)二氧化钛纳米管阵列后处理将阳极氧化后的钛丝在400°C的条件下煅烧2小时进行退火处理，得到高度有序二氧化钛纳米管阵列；(4)传感器制作将二氧化钛纳米管阵列在葡萄糖氧化酶溶液中浸泡10小时，葡萄糖氧化酶溶液的浓度为20g/L，清洗，表面滴加Nafion溶液封装，在5°C的冰箱中晾干，得到基于二氧化钛纳米管的电流型葡萄糖传感器。
实施例4一种基于高度有序二氧化钛纳米管阵列的电流型葡萄糖传感器的制备方法，它的步骤如下(1)钛的前处理将钛丝依次放入水、乙醇和丙酮中超声10-15分钟，浓硝酸中浸蚀 10-15秒，水中清洗后氮气冲干；(2)钛阳极氧化将处理后的钛丝放入NH4F的乙二醇溶液中，NH4F的浓度为0.1-0. 3 mol/L，钼片或石墨为阴极，钛丝为阳极，以20-60V的恒流直流电在室温下进行电化学抛光，抛光时间为0. 5-3小时；(3)二氧化钛纳米管阵列后处理将阳极氧化后的钛丝在300-500°C的条件下煅烧1-3 小时进行退火处理，得到高度有序二氧化钛纳米管阵列；(4)传感器制作将二氧化钛纳米管阵列在葡萄糖氧化酶溶液中浸泡6-12小时，葡萄糖氧化酶溶液的浓度为10_30g/L，清洗，表面滴加Nafion溶液封装，在0_10°C的冰箱中晾干，得到基于二氧化钛纳米管的电流型葡萄糖传感器。权利要求
1.一种基于高度有序二氧化钛纳米管阵列的电流型葡萄糖传感器的制备方法，其特征在于它的步骤如下(1)将钛丝依次放入水、乙醇和丙酮中超声10-15分钟，浓硝酸中浸蚀10-15秒，水中清洗后氮气冲干；(2)将处理后的钛丝放入NH4F的乙二醇溶液中，钼片或石墨为阴极，钛丝为阳极，以 20-60V的恒流直流电在室温下进行电化学抛光，抛光时间为0. 5-3小时；(3)将阳极氧化后的钛丝在300-500°C的条件下煅烧1-3小时进行退火处理，得到高度有序二氧化钛纳米管阵列；(4)将二氧化钛纳米管阵列在葡萄糖氧化酶溶液中浸泡6-12小时，清洗，表面滴加 Nafion溶液封装，在0-10°C的冰箱中晾干，得到基于二氧化钛纳米管的电流型葡萄糖传感器。
2.根据权利要求I所述的基于高度有序二氧化钛纳米管阵列的电流型葡萄糖传感器的制备方法，其特征在于所述步骤(2)中NH4F的乙二醇溶液中，NH4F的浓度为0. 1-0. 3 mol/L0
3.根据权利要求I所述的基于高度有序二氧化钛纳米管阵列的电流型葡萄糖传感器的制备方法，其特征在于所述步骤(4)中葡萄糖氧化酶溶液的浓度为10-30g/L。
全文摘要
本发明公开了一种基于高度有序二氧化钛纳米管阵列的电流型葡萄糖传感器的制备方法，它的步骤如下(1)钛的前处理；(2)钛阳极氧化；(3)将阳极氧化后的钛丝在300-500℃的条件下煅烧1-3小时进行退火处理，得到高度有序二氧化钛纳米管阵列；(4)将二氧化钛纳米管阵列在葡萄糖氧化酶溶液中浸泡6-12小时，清洗，表面滴加Nafion溶液封装，在0-10℃的冰箱中晾干。利用高比表面的二氧化钛纳米管阵列负载葡萄糖氧化酶，酶的利用率为20%以上，电流型葡萄糖传感器检测限低2μM，检测范围宽0.25-2.5mM，灵敏度高29.6μA/mM·cm-2，可以提高氧化酶的利用率和催化活性，所制电流型葡萄糖传感器检测限低，检测范围宽，灵敏度高。
文档编号C25D11/26GK102539480SQ20121000572
公开日2012年7月4日 申请日期2012年1月10日 优先权日2012年1月10日
发明者刘少军, 卢灵珍, 张爱勤, 李峰, 李彬, 肖元化, 赵继红 申请人:郑州轻工业学院