【摘 要】
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针对汗液、唾液等生理样本中葡萄糖分子浓度的非侵入式电化学分析,不仅可以大幅度降低目前常规静脉或指尖采血测量所产生的感染风险,而且有望实现对人体生理健康的实时监测。然而,由于汗液、唾液等生理样本中的葡萄糖浓度远低于血液,现有葡萄糖传感器的灵敏度还无法满足无创血糖监测需求。通过构筑微纳电极,提高电极材料的电催化反应活性和表面积,是提高葡萄糖传感性能的重要手段。鉴于此,本论文提出通过离子束溅射和磁控溅射
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针对汗液、唾液等生理样本中葡萄糖分子浓度的非侵入式电化学分析,不仅可以大幅度降低目前常规静脉或指尖采血测量所产生的感染风险,而且有望实现对人体生理健康的实时监测。然而,由于汗液、唾液等生理样本中的葡萄糖浓度远低于血液,现有葡萄糖传感器的灵敏度还无法满足无创血糖监测需求。通过构筑微纳电极,提高电极材料的电催化反应活性和表面积,是提高葡萄糖传感性能的重要手段。鉴于此,本论文提出通过离子束溅射和磁控溅射等方法构筑微纳电极,进而阐明微纳电极结构对葡萄糖传感性能的影响规律,具体研究工作如下:（1）提出了采用离子束溅射制备小尺寸Au纳米颗粒（～3.4 nm）的方法,在离子束溅射过程中,Au纳米颗粒在传感器电极表面自组装,构筑具有较高催化活性的微纳电极结构,提高了电极与葡萄糖之间的电荷转移速率,揭示了Au纳米颗粒的离子束溅射时间对葡萄糖传感器灵敏度的影响规律,当溅射60 s时,传感器的灵敏度从初始状态的85.7μA/m M被提高至216.9μA/m M,检测极限为1μM,已基本达到唾液中的葡萄糖浓度,并且对葡萄糖分子具有良好的选择性。此外,通过溅射Au纳米颗粒于导电碳膜上,也得到了提高传感器性能的效果,表明该方法具有较好的通用性。（2）为了降低Au纳米颗粒修饰电极的成本,提出了通过磁控溅射方法沉积Cu纳米颗粒于金属电极上的策略,并通过改变溅射工艺参数,调控Cu纳米颗粒尺寸及其在金属电极上的堆积结构,当溅射40 s时,Cu纳米颗粒修饰电极后的传感器灵敏度从初始85.7μA/m M提高至219.4μA/m M,检测极限为1μM,也已基本达到唾液中的葡萄糖浓度。（3）上述传感器都用到了葡萄糖氧化酶,但生物酶极易受环境影响失去活性,鉴于此,通过磁控溅射构筑了基于Cu Al2电极的无酶葡萄糖传感器,首先共溅射Cu和Al两种金属,制备出具有（112）高度择优晶面取向的Cu Al2合金薄膜,随后采用电化学法腐蚀Cu Al2合金薄膜,当腐蚀时间为350 s时,Cu Al2微纳电极传感器的灵敏度从最初的146.6μA/m M提高到2319.6μA/m M,检测极限为0.3μM,并且展现出更快的响应速度。
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