石墨烯基葡萄糖生物傳感器的電化學制備及應用

毛政凱 陳貴鳳

摘 ? ?要：現階段，相關修飾材料以及電極表面上的固定操作，屬于是葡萄糖生物傳感器無法得到全面應用的主要制約因素。本文根據以往工作經驗，對石墨烯基葡萄糖生物傳感器的電化學制備情況進行總結，并從修飾電極的電化學性質、修飾電極對普通糖的電化學響應、重現性和穩定性保持三方面，論述了石墨烯基葡萄糖生物傳感器的電化學制備應用。

關鍵詞：石墨烯基;葡萄糖;生物傳感器;電化學制備

葡萄糖本身容易溶解于水，主要集中在人體血漿和淋巴液之中，是人體運轉過程中不可缺少的重要組成物質。另外，人體血清之中還有大量的葡萄糖，該物質含量也是臨床檢測中的一項重要指標，如果含量超過一定濃度，證明患者患有糖尿病。現階段，人們為了對葡萄糖進行有效檢驗，研究出一種特殊的生物傳感器，從而為人體健康做出更多貢獻。

一、石墨烯基葡萄糖生物傳感器概述

在石墨烯基葡萄糖生物傳感器制作過程中，需要應用的材料為石墨烯/納米金。首先，工作人員需要將80ul5mol/L的相關溶液與GO溶液混合，之后在混合液之中加入800uL水進行稀釋，使其攪拌融合，再進行超聲震蕩操作，此時工作人員還需要在其中加入一定量的抗壞血酸溶液，等到混合溶液反應時間達到20min后，將混合物放到室溫下靜置48h。從實際制備過程中能夠看出，石墨烯表面的含氧官能團數量很多，可以將金納米顆粒全面連接在一起，展示出中間作用效果。一般情況下，石墨烯材料的厚度大約為1nm，納米金顆粒的粒徑大約為5nm。工作人員想要確保該項研究工作的順利執行，對石墨烯的合成操作顯得格外重要。具體制備過程中，主要以Hummers法為基礎，稱取1g納米級石墨粉，以及0.5g硝酸鈉，在燒杯之中進行混合，之后加入硫酸，容量為23ml，反應溫度應控制在20℃以下。當所有反應工作結束之后，工作人員還要做好氧化石墨烯的還原操作，最終溶液顏色為亮黃色。

二、石墨烯基葡萄糖生物傳感器的電化學制備

先將2mm碳電極放置到Pirabha溶液之中浸泡，整個浸泡時間不能低于10min，之后還要進行表面拋光操作，主要拋光物質為氧化鋁，等到所有的表面污染物洗凈之后，便可以將所有反應物轉移到超聲水浴之中，再清洗3min。實際電化學制備操作的執行，工作人員可以將處理好的玻碳電極浸入到石墨烯分散液中，控制好電位情況，當沉積60s之后，工作人員需要取出電極，再用水進行清洗操作。此時，控制電位的位置集中在-0.2V位置處，沉積時間為60s，在取出電極之后，還要用水清洗干凈，并在室溫條件下進行干燥處理，從而得到真正的石墨烯基葡萄糖生物傳感器。

三、石墨烯基葡萄糖生物傳感器的電化學制備應用

3.1修飾電極的電化學性質

實際電極電化學性質的修飾，應該以電化學交流阻抗和循環伏安法為主，讓電化學行為得到有效展示。例如，在實際反映過程中，裸的玻碳電極表面出現可逆的氧化還原反映之后，循環伏安曲線將會出現明顯的氧化還原峰。當電極表面的石墨烯得到修飾之后，其實際導電性和較大的表面積將會催化氧化還原反映的進行，進而導致石墨烯修飾電極交流阻抗下降幅度進一步提升。另外，石墨烯片層之中還滲透一些良好的金納米粒子，可以將電極表面的導電性和電催化性能進行有效修飾，進而避免出現明顯的電子阻抗降低問題，氧化還原峰電流也會得到明顯增加。盡管實際裝置之中還存在較多的導電分子，但實際修飾層能夠對電子轉移起到一個限制作用，進而導致電極阻抗的進一步擴大。

3.2修飾電極對普通糖的電化學響應

為了將傳感器對葡萄糖電化學特性影響程度呈現出來，工作人員可以在修飾電極之中加入空白和含有葡萄糖的PBS溶液，進而將循環伏安行為呈現出來。另外，相關研究人員也要清楚的認識到，空白PBS之中并沒有出現明顯的氧化還原峰，但在該體系之中加入葡萄糖之后，整條伏安曲線將會展示出一對還原峰和氧化峰，由于主體研究主要是依靠低電位進行，容易受到抗壞血酸和尿酸的干擾。為此，在電位范圍的確定上，應該以-0.05到0.15V范圍為主，為后續差分脈沖伏安掃描工作的執行創造有利條件。從以往研究過程中也能夠看出，當葡萄糖濃度集中在5到500umol/L時，整個傳感器的電流響應和濃度將會呈現出線性關系，該種模式下所得到的靈敏度，遠遠高于其他類型的葡萄糖生物傳感器。

3.3重現性和穩定性保持

在實際工作開展過程中，工作人員可以分不同批次開展葡萄糖生物傳感器制備操作，并開展有效的葡萄糖標準溶液檢測操作，此種情況之下，主體還原峰電流響應偏差將會低于3%，從這里也可以看出，該種傳感器能夠表現出極強的重現性特點。當電極在適當條件下保存一段時間之后，工作人員可以將其取出，放到葡萄糖溶液之中，之后按照上述方法對還原峰電流進行檢測，最終得到的結果為整個電化學響應變化值比之前下降5%，從這里也可以看出，該類傳感器在長期保存的情況下，能夠做到穩定性有效延續。

四、結語

綜上所述，石墨烯基葡萄糖生物傳感器在應用過程中，不僅能夠將科學環保特點呈現出來，還能實現對單層石墨烯和納米金厚度的全面控制操作。實踐研究表明，石墨烯/金復合材料能夠展示出良好的分散性，而且對于葡萄糖還能展示出有效的電催化效果，強化主體傳感器的靈敏度。

參考文獻：

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