一種全固態脲酶電極及其制備方法技術

本發明專利技術公開了全固態脲酶電極及其制備方法，屬于電分析化學檢測技術領域。該電極是利用絲網印刷技術將金屬氧化物和脲酶印制到基板上，在電極表面形成一層均勻的復合膜，即制得脲酶電極。本發明專利技術制備得到的脲酶電極可直接用于尿素濃度的快速測定，催化性能好，穩定性高。該電極小巧輕便、響應快，制作工藝簡單、制作成本較低，適合大批量生產，特別適用于野外救護、臨床檢驗、環境監測等實時檢測。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術屬于電分析化學檢測
，具體涉及。
技術介紹
近年來，由于化學傳感器的發展，特別是關于電化學傳感器的研究，及其在生物醫學、環境領域中的應用拓展，需要一種簡單的電極制作技術，批量生產化學性能相同，重現性、靈敏度較好的，廉價且可一次性使用的傳感器。絲網印刷的過程不僅是可重現的，而且為人們設計合適的電極形狀提供了廣闊的想象空間，所制作傳感器電極的大小和形狀可以改變，適合于大批量制作穩定性與一致性好的電化學傳感器，易微型化和集成化。絲網印刷設備簡單、操作方便，印刷、制版簡易且成本低廉，操作方便，適應性強。尿素的分析在臨床化學、農業化學、環境污染監測、工業過程分析及其它應用中都有一定的重要性。在臨床檢驗上，尿素是血清、血液和尿液中的一種重要代謝物質，也是腎臟、肝臟和尿液系統疾病診斷、臨床分析的一項重要指標。血清中的尿素含量是腎臟功能、心臟代謝失調等病變的常見指示物質之一。腎前性或腎后性引起的尿路結石、尿量減少、胃腸道出血等也會引起血清尿素的增高；而肝臟功能受損、肝硬化和中毒性肝炎等則會引起尿素代謝減緩，導致血清尿素的降低。因而，若可以實現對尿素濃度變化的測定，將有益于人們在疾病爆發前采取行之有效的預防應對措施。目前尿素的測定多應用分光光度法，它所需時間較長，并需加試劑，且不適于有色樣品和生物體液中尿素的測定，酶法雖然比比色法特異，準確，但每次需加酶，成本較高，因此，需要一個簡單快速價廉的方法代替臨床現用的方法。
技術實現思路
本專利技術的目的是提供一種全固態脲酶電極，該電極是基于絲網印刷技術的全固態脲酶電極，以生物質脲酶作為識別的敏感膜，將脲酶固定于識別部件表面，利用脲酶對尿素的專一催化作用，從而導致體系PH值發生改變，再以電位的變化最終實現對尿素的測定。脲酶對尿素的催化過程如下NH4CONH2 +3H20 繼se > 2NH: +HCO' +OH并且該電極小巧輕便，易于攜帶，操作簡便。本專利技術還有一個目的是提供一種上述全固態脲酶電極的制作方法，該方法制備過程簡單，適合大批量生產。本專利技術的目的是通過以下方式實現的一種全固態脲酶電極，該脲酶電極包括基板、工作電極和參比電極，工作電極和參比電極平行設置于基板上，其特征在于所述工作電極包括位于基板上的第一接觸電極，第一接觸電極與第一反應區之間通過導電層連接，在第一反應區上設有第一響應層；所述參比電極包括位于基板上的第二接觸電極，第二接觸電極與第二反應區之間通過導電層連接，在第二反應區上設有第二響應層；絕緣膜層設置于第一響應層和第二響應層周圍，隔膜層覆于絕緣膜層上，在第一響應層區和第二響應層區之上開口；蓋板覆蓋于隔膜層上，蓋板、隔膜層、絕緣膜層與第一響應層之間形成第一空腔，蓋板、隔膜層、絕緣膜層與第二響應層之間形成第二空腔；鹽橋位于隔膜層上，兩端分別位于第一空腔和第二空腔中。所述的第一接觸電極及第二接觸電極、第一反應區及第二反應區、及導電層是將銀漿采用絲網印刷的方法印刷于基板上。所述的在第一空腔上方的蓋板上開有第一加樣口，在第二空腔上方的蓋板上開有第二加樣口，在鹽橋上方的蓋板上設有透氣口。所述的隔膜層在第一響應層區和第二響應層區上方的開口面積分別大于相應區域。所述的基板材料是聚丙烯、聚醋、聚乙烯、聚氯乙烯或陶瓷中的一種；鹽橋材料為超細無紡布或者特種纖維；隔膜層材料是PET基材的雙面膠膜層。所述的第一響應層材料由碳漿、金屬氧化物、脲酶、牛血清蛋白組成，金屬氧化物質量百分含量為第一響應層材料的10% 30% ;脲酶的質量百分含量為第一響應層材料的O. 5% I. 5 %;牛血清蛋白的質量為第一響應層的百分含量為O. I % O. 6%，其余為碳漿。所述的第二響應層由碳漿、金屬氧化物、牛血清蛋白組成，金屬氧化物質量百分含量為第二響應層材料的10% 30% ;牛血清蛋白的質量為第二響應層材料的百分含量為O. I % 0.6%，其余為碳漿。所述的金屬氧化物選用Mn02、SnO2> RuO2等中的一種。一種脲酶電極的制備方法包括以下步驟a.采用絲網印刷方法在基板印刷銀漿層，銀漿層分為第一接觸電極、第二接觸電極、導電層、第一反應區和第二反應區；b.在第一反應區印刷第一響應層，使其完全覆蓋第一反應區，成為工作電極，在第二反應區印刷第二響應層，使其完全覆蓋第二反應區，成為參比電極，在0°C 4°C下干燥；c.在參比電極上，第二響應層周圍印刷絕緣膜層，絕緣膜層將第二響應層區空出；在工作電極上，第一響應層周圍印刷絕緣膜層，絕緣膜層將第一響應層區空出；d.將隔膜層貼在絕緣膜層上，隔膜層將第二響應層區和第一響應層區空出，將鹽橋壓在隔膜層上，鹽橋兩端位于第一空腔和第二空腔中，蓋上蓋板。優選采用絲網印刷的方法將絕緣油墨印制在第二響應層及第一響應層周圍得到絕緣層，絕緣油墨為市售的常規絕緣油墨。 與現有技術比較本專利技術的有益效果本專利技術全固態脲酶電極可以快速準確地檢測出溶液中尿素的濃度。本專利技術的全固態尿酶電極響應快速，小巧輕便，制作簡單、制作成本低，適于大批量生產，特別適用于野外救護、臨床檢驗、環境監測等實時檢測。附圖 說明圖I為本專利技術固態尿酶電極示意2為本專利技術固態尿酶電極工作電極示意3為本專利技術中固態尿酶電極參比電極示意中，I、基板，2-1、第一接觸電極，2-2、第二接觸電極，3、絕緣膜層，4-1、第一響應層,4-2、第二響應層,5、隔膜層,6-1、第一空腔,6-2、第二空腔,7、鹽橋,8、蓋板,9、導電層，10-1、第一反應區，10-2、第二反應區。圖4為實施例I全固態尿酶電極對尿素響應的標準曲線5為實施例2全固態尿酶電極對尿素響應的標準曲線6為實施例3全固態尿酶電極對尿素響應的標準曲線圖具體實施例方式以下通過具體實施例對本專利技術做進一步闡述。一種全固態脲酶電極，該脲酶電極包括基板、工作電極和參比電極，工作電極和參比電極平行設置于基板上，工作電極包括位于基板I上的第一接觸電極2-1,第一接觸電極2-1與第一反應區10-1之間通過導電層9連接，在第一反應區10-1上設有第一響應層4-1 ;參比電極包括位于基板I上的第二接觸電極2-2，第二接觸電極2-2與第二反應區之間10-2通過導電層9連接，在第二反應區上設有第二響應層4-2 ;絕緣膜層3設置于第一響應層4-1和第二響應層4-2周圍，隔膜層5覆于絕緣膜層3上，在第一響應層區4-1和第二響應層區4-2之上開口 ；蓋板8覆蓋于隔膜層5上，蓋板8、隔膜層5、絕緣膜層3與第一響應層4-1之間形成第一空腔6-1，蓋板8、隔膜層5、絕緣膜層3與第二響應層4-2之間形成第二空腔6-2 ;鹽橋7位于隔膜層5上，兩端分別位于第一空腔6-1和第二空腔6-2中。第一接觸電極2-1及第二接觸電極2-2、第一反應區10-1及第二反應區10-2、及導電層9是將銀漿采用絲網印刷的方法印刷于基板I上。在第一空腔6-1上方的蓋板8上開有第一加樣口 8-1，在第二空腔6-2上方的蓋板8上開有第二加樣口 8-2，在鹽橋7上方的蓋板8上設有透氣口 8-3。隔膜層5在第一響應層區4-1和第二響應層區4-2上方的開口面積分別大于相應區域。隔膜層5是PET基材的雙面膠膜層(型號為9495MP，3M中國有限公司生產)。實施例I本實施例中的制備過程和步驟如下(I)采用絲網印刷方法本文檔來自技高網...

【技術保護點】

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：陳國松，金青，黃穎，張之翼，唐美華，李成東，
申請(專利權)人：南京工業大學，
類型：發明
國別省市：