MPc/MOF制造技术

本发明专利技术提供了一种

【技术实现步骤摘要】
MPc/MOF修饰的石墨烯基气体传感阵列及其在糖尿病检测中的应用


[0001]本专利技术属于医学检验
，尤其涉及一种
MPc/MOF
修饰的石墨烯基气体传感阵列及其在糖尿病检测中的应用
。

技术介绍

[0002]糖尿病作为一种慢性退行性疾病，易引发人体并发症，因此其早期筛查与治疗至关重要
。
目前有许多检测糖尿病的手段，最常见的是血糖检测
。
此外也有不少研究人员通过对其他体液进行分析从而实现对糖尿病的无创筛查，例如：利用泪液，但该方法采样不方便
(Prog.Biomed.Eng.2021,3,022004.)
；利用唾液检测的诊断准确性不足
、
易存在干扰污染物，且通常会受到人体精神压力等的影响；利用间质液检测需要通过微针来实现，可能会产生一定的皮肤刺激
(Sensors 2020,20,6925.)
；利用呼出气冷凝液检测，其采样流程比较单调，并发症的发生也会在一定程度上导致其组成成分的变化，且采样过程中容易受到唾液影响；利用汗液检测则需大量研究证实其真实性，且汗液容易受到
pH
和温度的影响，此外汗液中的葡萄糖浓度与血糖浓度也存在一定差异
(J.R.Soc.Interface 2019,16,20190217.)。
其中，人体呼出气体与机体的新陈代谢密切相关，目前已有众多报道称丙酮气体可作为糖尿病患者呼出气体中的典型生物标志物
(Materials Today:Proceedings 55(2022)122
–
126,Diagnostics 2018,8,12)
，因此对呼出气进行检测，有望实现普惠化疾病检测
。
[0003]通过人体呼出气体对糖尿病进行检测，通常是基于优良传感性能的气敏传感材料
。
目前，已有通过将商业化的
MOS
传感器组合构建阵列来对糖尿病进行检测，
MOS
气体传感器相对成熟，但常存在检测限较高
、
灵敏度不足等劣势
(Sensors and Actuators B 257(2018)178
–
188)
；基于聚合物修饰的
QTF
传感器阵列也被用于糖尿病检测，但所述传感材料检测限为
2ppm
，相对较高
(Sensors and Actuators:B.Chemical358(2022)131524)
；基于溶胶
‑
凝胶法制备的混合电位型丙酮传感器则需在
590℃
下工作，功耗较高
(Sensors and Actuators:B.Chemical326(2021)128846)。
已知石墨烯基复合气敏材料能够在
ppb(10
‑9)
级别检测气体，石墨烯材料具有高比表面积
、
电子传输能力强
、
能带可调等特点，因此，在气体传感上具有较大优势，但为了达到选择性检测痕量气体的目的，修饰剂的选择及制备技术至关重要
。

技术实现思路

[0004]有鉴于此，本专利技术要解决的技术问题在于提供一种可选择性检验痕量气体的
MPc/MOF
修饰的石墨烯基气体传感阵列及其在糖尿病检测中的应用
。
[0005]本专利技术提供了一种
MPc/MOF
修饰的石墨烯基气体传感阵列，包括多位点气体检测区；所述多位点气体检测区包括第一气体检测区与第二气体检测区；
[0006]所述第一气体检测区包括电极与设置在电极表面的第一气体检测薄膜层；所述第
一气体检测薄膜层包括还原氧化石墨烯
、
聚阳离子电解质与金属有机框架材料的复合物；
[0007]所述第二气体检测区包括电极与设置在电极表面的第二气体检测薄膜层；所述第二气体检测薄膜层包括还原氧化石墨烯
、
聚阳离子电解质与金属酞菁材料的复合物
。
[0008]优选的，所述聚阳离子电解质选自聚二烯丙基二甲基氯化铵；
[0009]所述金属有机框架材料中的金属离子选自钴
、
镍与铜中的一种或多种；
[0010]所述金属酞菁材料选自钛菁镍
、
钛菁铁
、
钛菁钴
、
钛菁锌与钛菁铜中的一种或多种
。
[0011]优选的，所述多位点气体检测区的每个位点气体检测区包含一种金属元素或多种金属元素，且多位点气体检测区包含金属镍
、
金属钴
、
金属铁与金属铜
。
[0012]优选的，所述聚阳离子电解质的重均分子量为
200
～
350kDa
；
[0013]所述金属有机框架材料选自
Co3(HITP)2、Ni3(HITP)2、Cu3(HITP)2、Co3(HHTP)2与
Cu3(HHTP)2中的一种或多种
。
[0014]优选的，所述第一气体检测薄膜层中还原氧化石墨烯与金属有机框架材料的质量比为
(0.5
～
1)
：
(0.8
～
1.2)
；
[0015]所述第二气体检测薄膜层中还原氧化石墨烯与金属酞菁材料的质量比为
(0.5
～
1)
：
(0.8
～
1.2)。
[0016]优选的，所述第一气体检测薄膜层和
/
或第二气体检测薄膜层采用液相一步还原法制备；
[0017]所述液相一步还原法具体为：将氧化石墨烯分散液
、
聚阳离子电解质与金属有机框架材料分散液或金属酞菁材料分散液混合，加入还原剂，反应后，得到还原氧化石墨烯
、
聚阳离子电解质与金属有机框架材料悬浊液或还原氧化石墨烯
、
聚阳离子电解质与金属酞菁材料悬浊液；将还原氧化石墨烯
、
聚阳离子电解质与金属有机框架材料悬浊液或还原氧化石墨烯
、
聚阳离子电解质与金属酞菁材料悬浊液滴加到电极上，干燥，得到第一气体检测薄膜层或第二气体检测薄膜层
。
[0018]优选的，所述第一气体检测薄膜层和
/
或第二气体检测薄膜层采用液相分步还原法制备；
[0019]所述液相分步还原法具体为：将氧化石墨烯分散液
、
聚阳离子电解质与还原剂混合反应后，加入金属有机框架材料分散液或金属酞菁材料分散液，得到还原氧化石墨烯
、
聚阳离子电解质与金属有机框架材料悬浊液或还原氧化石墨烯
、
聚阳离子电解质与金属酞菁材料悬浊液；将还原氧化石墨烯
、
聚阳离子电解质与金属有本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种
MPc/MOF
修饰的石墨烯基气体传感阵列，包括多位点气体检测区；所述多位点气体检测区包括第一气体检测区与第二气体检测区；所述第一气体检测区包括电极与设置在电极表面的第一气体检测薄膜层；所述第一气体检测薄膜层包括还原氧化石墨烯
、
聚阳离子电解质与金属有机框架材料的复合物；所述第二气体检测区包括电极与设置在电极表面的第二气体检测薄膜层；所述第二气体检测薄膜层包括还原氧化石墨烯
、
聚阳离子电解质与金属酞菁材料的复合物
。2.
根据权利要求1所述的石墨烯基气体传感阵列，其特征在于，所述聚阳离子电解质选自聚二烯丙基二甲基氯化铵；所述金属有机框架材料中的金属离子选自钴
、
镍与铜中的一种或多种；所述金属酞菁材料选自钛菁镍
、
钛菁铁
、
钛菁钴
、
钛菁锌与钛菁铜中的一种或多种
。3.
根据权利要求1所述的石墨烯基气体传感阵列，其特征在于，所述多位点气体检测区的每个位点气体检测区包含一种金属元素或多种金属元素，且多位点气体检测区包含金属镍
、
金属钴
、
金属铁与金属铜
。4.
根据利要求1所述的石墨烯基气体传感阵列，其特征在于，所述聚阳离子电解质的重均分子量为
200
～
350kDa
；所述金属有机框架材料选自
Co3(HITP)2、Ni3(HITP)2、Cu3(HITP)2、Co3(HHTP)2与
Cu3(HHTP)2中的一种或多种
。5.
根据权利要求1所述的石墨烯基气体传感阵列，其特征在于，所述第一气体检测薄膜层中还原氧化石墨烯与金属有机框架材料的质量比为
(0.5
～
1)
：
(0.8
～
1.2)
；所述第二气体检测薄膜层中还原氧化石墨烯与金属酞菁材料的质量比为
(0.5
～
1)
：
(0.8
～
1.2)。6.
根据权利要求1所述的石墨烯基气体传感阵列，其特征在于，所述第一气体检测薄膜层和
/
或第二气体检测薄膜层采用液相一步还原法制备；所述液相一步还原法具体为：将氧化石墨烯分散液
、
聚阳离子电解质与金属有机框架材料分散液或金属酞菁材料分散液混合，加入还原剂，反应后，得到还原氧化石墨烯
、
聚阳离子电解质与金属有机框...

【专利技术属性】
技术研发人员：邬建敏，徐诗媛，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：