空心微针垂直石墨烯传感器及制备方法技术

本申请公开了空心微针垂直石墨烯传感器，包括空心微针阵列、负压提取装置和柔性电极阵列；所述空心微针阵列与所述柔性电极阵列固定在一起；所述空心微针阵列穿破皮肤后，负压提取装置通过所述空心微针阵列将组织间隙液提取至所述柔性电极阵列处，所述柔性电极阵列对组织间隙液的生理标记物进行分析；所述生理标记物至少包括葡萄糖、胆固醇、钠离子和尿酸。本申请利用微针阵列提取组织间隙液进行生理标记物的电化学检测，较之血液提取的传感检测能够减少皮肤损伤以及感染的风险，并且由于组织间隙液成分与血液具有高度的相关性，较之汗液的传感检测具有更高的准确性。的传感检测具有更高的准确性。的传感检测具有更高的准确性。

【技术实现步骤摘要】
空心微针垂直石墨烯传感器及制备方法


[0001]本申请涉及传感器领域，尤其是空心微针垂直石墨烯传感器及制备方法。

技术介绍

[0002]糖尿病是一种因体内胰岛素分泌缺陷或组织细胞的胰岛素抵抗引起的以高血糖水平为特征的代谢性疾病，糖尿病导致的长期高血糖会引起脑部、肾脏、神经系统、眼睛等全身各个组织器官不同程度的病变，危害人体安全，严重的时候甚至危及生命。当前的主流治疗方案是以实时的血糖含量为参考，通过注射胰岛素、服用降糖类药物等手段，将血糖含量维持在目标范围内。因此，有效并且实时地对血糖水平、尿酸、胆固醇等生理标记物进行检测对于糖尿病的防治具有重要的意义。
[0003]相关技术中，针对血糖、尿酸、胆固醇以及钙离子等生理标记物的检测方法主要包括电化学方法、高效液相色谱法、电化学发光等方法。然而，上述检测方法通常需要专业人员利用大型的设备仪器进行操作，检测的步骤较为繁琐，单次检测时间较长、检测费用高昂。并且，这些检测方法通常需要采集人体血液才能进行检测，取血过程会为患者带来痛楚，伤口处也容易造成感染。
[0004]因此，相关技术存在的上述技术问题亟待解决。

技术实现思路

[0005]本申请旨在解决相关技术中的技术问题之一。为此，本申请实施例提供空心微针垂直石墨烯传感器及制备方法，能够对人体组织间隙液中的葡萄糖等生理标记物进行定量分析，为糖尿病的诊断与持续监测治疗提供有效的理论基础。
[0006]根据本申请实施例一方面，提供一种空心微针垂直石墨烯传感器，包括空心微针阵列、负压提取装置和柔性电极阵列；
[0007]所述空心微针阵列与所述柔性电极阵列固定在一起；
[0008]所述空心微针阵列穿破皮肤后，负压提取装置通过所述空心微针阵列将组织间隙液提取至所述柔性电极阵列处，所述柔性电极阵列对组织间隙液的生理标记物进行分析；
[0009]所述生理标记物至少包括葡萄糖、胆固醇、钠离子和尿酸。
[0010]在其中一个实施例中，所述柔性电极阵列为柔性垂直石墨烯电化学生物传感电极阵列，所述柔性垂直石墨烯电化学生物传感电极阵列包括具有垂直取向的若干层石墨烯，所述具有垂直取向的若干层石墨烯具有非凝聚形态。
[0011]在其中一个实施例中，所述空心微针垂直石墨烯传感器还包括柔性基底，所述柔性基底上集成有若干个柔性电极阵列，用于同时对不同的生理标记物进行定量分析。
[0012]在其中一个实施例中，所述空心微针垂直石墨烯传感器还包括固定装置，所述空心微针阵列与所述柔性电极阵列通过所述固定装置固定在一起，所述固定装置的材质为聚二甲基硅氧烷。
[0013]在其中一个实施例中，所述柔性电极阵列的各个电极的表面覆盖有不同的化学材
料覆盖层，用于使各个电极具有检测不同生理标记物的功能。
[0014]在其中一个实施例中，所述柔性电极阵列包括工作电极、对电极和参比电极，所述工作电极、对电极和参比电极表面覆盖有不同的化学材料覆盖层，所述工作电极、对电极和参比电极组成三电极体系单元，用于对生理标记物进行分析。
[0015]在其中一个实施例中，所述柔性电极阵列包括工作电极和参比电极，所述工作电极、对电极和参比电极表面覆盖有不同的化学材料覆盖层，所述工作电极和参比电极组成二电极体系单元，用于对生理标记物进行分析。
[0016]根据本申请实施例一方面，提供空心微针垂直石墨烯传感器的制备方法，所述方法包括：
[0017]通过3D打印将光敏树脂固化，制备空心微针阵列；
[0018]通过微加工技术在柔性聚酰亚胺基底上生成图案化导电电极阵列，得到柔性电极阵列；
[0019]将所述空心微针阵列、负压提取装置和柔性电极阵列按预设方式组合安装。
[0020]在其中一个实施例中，所述方法包括：利用等离子体增强化学气相沉积法在碳纸上生长垂直石墨烯，并将所述垂直石墨烯转移至柔性电极阵列上作为工作电极。
[0021]在其中一个实施例中，所述方法包括：
[0022]在部分柔性电极表面电镀铂，得到对电极；
[0023]在部分柔性电极表面电镀银，得到参比电极；
[0024]在所述工作电极表面通过覆盖不同的化学材料覆盖层，得到用于检测不同生理标记物的工作电极。
[0025]本申请实施例提供的空心微针垂直石墨烯传感器及制备方法的有益效果为：本申请提出的空心微针垂直石墨烯传感器包括空心微针阵列、负压提取装置和柔性电极阵列；所述空心微针阵列与所述柔性电极阵列固定在一起；所述空心微针阵列穿破皮肤后，负压提取装置通过所述空心微针阵列将组织间隙液提取至所述柔性电极阵列处，所述柔性电极阵列对组织间隙液的生理标记物进行分析；所述生理标记物至少包括葡萄糖、胆固醇、钠离子和尿酸。可见，本申请利用微针阵列提取组织间隙液进行生理标记物的电化学检测，较之血液提取的传感检测能够减少皮肤损伤以及感染的风险，并且由于组织间隙液成分与血液具有高度的相关性，较之汗液的传感检测具有更高的准确性。
[0026]本申请的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本申请的实践了解到。
附图说明
[0027]为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0028]图1为本申请实施例提供的空心微针垂直石墨烯传感器的垂直石墨烯柔性电极阵列示意图；
[0029]图2为本申请实施例提供的空心微针垂直石墨烯传感器制备方法的流程图；
[0030]图3为本申请实施例提供的空心微针垂直石墨烯传感器的葡萄糖浓度测试曲线图；
[0031]图4为本申请实施例提供的空心微针垂直石墨烯传感器的尿酸浓度测试曲线图；
[0032]图5为本申请实施例提供的空心微针垂直石墨烯传感器的钾离子浓度测试曲线图；
[0033]图6为本申请实施例提供的空心微针垂直石墨烯传感器的钠离子浓度测试曲线图。
具体实施方式
[0034]为了使本
的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护的范围。
[0035]本申请的说明书和权利要求书及附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”和“第四”等是用于区别不同对象，而不是用于描述特定顺序。此外，术语“包括”和“具有”以及它们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元，而是可选地还包括没有列出的步骤或单元，或可选地还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.空心微针垂直石墨烯传感器，其特征在于，包括空心微针阵列、负压提取装置和柔性电极阵列；所述空心微针阵列与所述柔性电极阵列固定在一起；所述空心微针阵列穿破皮肤后，负压提取装置通过所述空心微针阵列将组织间隙液提取至所述柔性电极阵列处，所述柔性电极阵列对组织间隙液的生理标记物进行分析；所述生理标记物至少包括葡萄糖、胆固醇、钠离子和尿酸。2.根据权利要求1所述的空心微针垂直石墨烯传感器，其特征在于，所述柔性电极阵列为柔性垂直石墨烯电化学生物传感电极阵列，所述柔性垂直石墨烯电化学生物传感电极阵列包括具有垂直取向的若干层石墨烯，所述具有垂直取向的若干层石墨烯具有非凝聚形态。3.根据权利要求1所述的空心微针垂直石墨烯传感器，其特征在于，所述空心微针垂直石墨烯传感器还包括柔性基底，所述柔性基底上集成有若干个柔性电极阵列，用于同时对不同的生理标记物进行定量分析。4.根据权利要求1所述的空心微针垂直石墨烯传感器，其特征在于，所述空心微针垂直石墨烯传感器还包括固定装置，所述空心微针阵列与所述柔性电极阵列通过所述固定装置固定在一起，所述固定装置的材质为聚二甲基硅氧烷。5.根据权利要求1所述的空心微针垂直石墨烯传感器，其特征在于，所述柔性电极阵列的各个电极的表面覆盖有不同的化学材料覆盖层，用于使各个电极具有检测不同生理标记物的功能。6.根据权利要求5所述的空心微针垂直石墨...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈惠琄，黄琪琪，谢曦，
申请(专利权)人：中山大学，
类型：发明
国别省市：