CN111803087B - 一种生物体无损血糖检测器件及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种生物体无损血糖检测器件及其制备方法，器件包括工作电极和对电极，工作电极包括工作电极柔性基底、设于工作电极柔性基底上的工作电极导电基底以及负载在工作电极导电基底上的葡萄糖氧化酶，对电极包括对电极柔性基底、设于对电极柔性基底上的对电极导电基底以及镀覆在对电极导电基底上的银/氯化银膜。制备方法具体为：先获得石墨烯/碳纳米管复合纤维织物，再取两个石墨烯/碳纳米管复合纤维织物，分别负载葡萄糖氧化酶得到工作电极，镀覆银/氯化银膜得到对电极，最后并排放置工作电极和对电极。与现有技术相比，本发明通过二电极体系确立了模拟组织间液与即时响应电流之间的关系，即可检测生物的血糖浓度变化，且灵敏度高。

Description

一种生物体无损血糖检测器件及其制备方法
技术领域
本发明属于血糖检测技术领域，具体涉及一种生物体无损血糖检测器件及其制备方法。
背景技术
根据相关报道，全世界糖尿病患者的人数将在2030年达到4亿，这意味着越来越多的人将会受到这种慢性疾病的侵扰，包括它带来的并发症。对于该类患者，目前准确检测血糖的方式主要是通过静脉采血检测，但这种方式不仅不能连续检测血糖的变化，而且会严重影响患者的生活质量以及长期监测的依从性，所以，如何构建连续、准确、无损的血糖检测是目前急需解决的问题。
迄今为止，已经报道的人体无损血糖检测器件主要基于对人体其他体液中的葡萄糖浓度的检测，包括眼泪、唾液、汗液及组织间液。其中，通过组织间液检测人体血糖是近年来新发展起来的一种方法，主要是先利用反向离子电渗法将皮下组织间液通过毛孔提取至皮肤表面，再检测被提取出来的组织间液中的葡萄糖浓度，最终实现人体无损血糖检测的目的，但是，这种人体无损检测器件的结构仍较为复杂、计算也很繁琐，尚未付诸实际应用。
石墨烯材料由于其优异的柔性、导电性、生物相容性，常被用于葡萄糖传感器的导电基底，然而，通常需要在其表面进行复杂的改性，才能将葡萄糖氧化酶固定于电极表面。为使葡萄糖氧化酶不脱落，通常还会涂覆全氟磺酸型聚合物(Nafion)溶液，导致电极导电性降低，器件的灵敏度很不理想。因此，开发具有准确性高、灵敏度高、结构简单、操作方便的人体无损血糖检测器件具有重要意义。
发明内容
本发明的目的就是提供一种生物体无损血糖检测器件及其制备方法，通过二电极体系直接确立了模拟组织间液与即时响应电流之间的关系，即可检测生物的血糖浓度变化，且灵敏度高。
本发明的目的通过以下技术方案实现：
一种生物体无损血糖检测器件，所述检测器件包括并排设置的工作电极和对电极，所述工作电极包括工作电极柔性基底、设于工作电极柔性基底上的工作电极导电基底以及负载在工作电极导电基底上的葡萄糖氧化酶，所述对电极包括对电极柔性基底、设于对电极柔性基底上的对电极导电基底以及镀覆在对电极导电基底上的银/氯化银膜，形成二电极体系。其中，工作电极导电基底和葡萄糖氧化酶形成石墨烯/碳纳米管/葡萄糖氧化酶复合纤维织物，对电极导电基底和银/氯化银膜形成石墨烯/碳纳米管/银/氯化银复合纤维织物。
优选地，所述工作电极导电基底的材质为石墨烯/碳纳米管复合纤维织物，石墨烯/碳纳米管复合纤维保持中空结构，复合纤维织物的厚度为100～120μm，优选为120μm，其中，石墨烯的层数为9～15层，优选为14层，厚度为3～5nm，优选为5nm，碳纳米管的厚度为10～30μm，优选为20μm。
优选地，所述工作电极柔性基底的材质为聚二甲基硅氧烷，厚度为0.8～1.5mm，优选为1.0mm。
优选地，所述对电极导电基底的材质为石墨烯/碳纳米管复合纤维织物，石墨烯/碳纳米管复合纤维保持中空结构，复合纤维织物的厚度为100～120μm，优选为120μm，其中，石墨烯的层数为9～15层，优选为14层，厚度为3～5nm，优选为5nm，碳纳米管的厚度为10～30μm，优选为20μm。
优选地，所述对电极柔性基底的材质为聚二甲基硅氧烷，厚度为0.8～1.5mm，优选为1.0mm。生物体无损血糖检测器件引入了聚二甲基硅氧烷柔性基底，使器件具有良好的柔性，可以更好地贴合人体皮肤而不会被损坏，可用于制备可穿戴人体无损血糖检测器件。
一种上述所述的生物体无损血糖检测器件的制备方法，所述制备方法具体包括以下步骤：
(a)依次在经预处理的镍纤维织物表面生长连续的多层石墨烯膜、镀覆催化剂层和缓冲层以及生长取向碳纳米管阵列，后刻蚀除去镍纤维织物、催化剂层和缓冲层，并经清洗和干燥，得到石墨烯/碳纳米管复合纤维织物；
(b)取步骤(a)所得的石墨烯/碳纳米管复合纤维织物直接转移至工作电极柔性基底表面并采用银胶固定，再在石墨烯/碳纳米管复合纤维织物上负载葡萄糖氧化酶，后经干燥，得到工作电极；
(c)取步骤(a)所得的石墨烯/碳纳米管复合纤维织物直接转移至对电极柔性基底表面并采用银胶固定，再采用两次电沉积法在石墨烯/碳纳米管复合纤维织物上镀覆银/氯化银膜，得到对电极；
(d)将步骤(b)得到的工作电极和步骤(c)得到的对电极并排放置，得到所述生物体无损血糖检测器件。
优选地，步骤(a)中，镍纤维织物的目数为100目，直径为100μm，面积为0.75～1.5cm2。
优选地，步骤(a)中，镍纤维织物的预处理过程具体为：在丙酮中超声清洗5～10min，再用去离子水和乙醇交替冲洗3～5次，最后干燥，干燥的温度为60～80℃，干燥的时间为10～20min。
优选地，步骤(a)中，采用化学气相沉积法在生长连续的多层石墨烯薄膜时，以氩气和氢气的混合气体为载气，以甲烷为碳源，反应温度为950～1050℃，生长时间为2～15min。
优选地，采用化学气相沉积法在生长连续的多层石墨烯薄膜时，氩气、氢气和甲烷的体积比为20:(2～8):(2～5)，优选为20:4:3。
优选地，步骤(a)中，采用蒸镀镀覆催化剂层和缓冲层，蒸镀的压力为(8～30)×10-4Pa，优选为8×10-4Pa，蒸镀催化剂层的速率为0.3～0.7nm/s，优选为0.5nm/s，蒸镀缓冲层的速率为2～3nm/s，优选为2.5nm/s。
优选地，步骤(a)中，所述催化剂层的组分为Fe，所述缓冲层的组分为Al2O3。
优选地，步骤(a)中，催化剂层和缓冲层的厚度比为(0.05～0.15):1，优选为0.1:1。
优选地，步骤(a)中，采用化学气相沉积法在生长取向碳纳米管阵列时，以氩气和氢气的混合气体为载气，以乙烯为碳源，反应温度为740～760℃，生长时间为2～10min。
优选地，采用化学气相沉积法在生长取向碳纳米管阵列时，氩气、氢气和乙烯的体积比为40:(4～12):(1～3)，优选为40:8:2。
化学气相沉积法是常见的生长石墨烯或碳纳米管的方法，通过这种方法生长的石墨烯或碳纳米管具有较少的杂质和结构缺陷，因此，具有良好的导电性和生物相容性，可以作为生物传感器的电极材料。
优选地，步骤(a)中，采用氯化铁和硝酸的混合溶液(去离子水为溶剂)作为刻蚀液刻蚀镍纤维织物、催化剂层和缓冲层1～3h，优选为2h。
优选地，步骤(a)中，氯化铁和硝酸的摩尔浓度比为(1～3):3，优选为1:3。
优选地，步骤(a)中，干燥的温度为70～85℃，干燥的时间为30～60min。
优选地，步骤(b)中，利用滴涂法，采用葡萄糖氧化酶的磷酸盐缓冲溶液负载葡萄糖氧化酶，葡萄糖氧化酶的磷酸盐缓冲溶液的滴加体积为50～100μL/(0.1～0.2cm2石墨烯/碳纳米管复合纤维织物)，优选为100μL/0.15cm2石墨烯/碳纳米管复合纤维织物。
优选地，步骤(b)中，葡萄糖氧化酶的磷酸盐缓冲溶液中，葡萄糖氧化酶的质量浓度为40～60mg mL-1。
优选地，步骤(b)中，干燥在常温低压下进行，低压为-50～-70kPa。低压干燥避免葡萄糖氧化酶的活性降低。
优选地，步骤(b)中，所述工作电极柔性基底的制备过程为：将聚二甲基硅氧烷与固化剂按照(5～10):1的质量比混合均匀，优选为10:1，并在70～80℃下加热固化40～60min得到。聚二甲基硅氧烷和固化剂均购自道康宁公司，配合使用，固化剂的型号为184。
优选地，步骤(c)中，所述对电极柔性基底的制备过程为：将聚二甲基硅氧烷与固化剂按照(5～10):1的质量比混合均匀，优选为10:1，并在70～80℃下加热固化40～60min得到。聚二甲基硅氧烷和固化剂均购自道康宁公司，配合使用，固化剂的型号为184。
优选地，步骤(c)中，镀覆银/氯化银膜的过程具体为：先以银电极为阳极，以石墨烯/碳纳米管复合纤维织物为阴极，以硝酸钾和硝酸银的混合溶液(溶剂为去离子水)作为电解液，在石墨烯/碳纳米管复合纤维织物上镀覆银膜，后再以镀银的石墨烯/碳纳米管复合纤维织物为工作电极，以铂丝为对电极，以饱和甘汞电极为参比电极，以氯化钾和盐酸的混合溶液(溶剂为去离子水)为电解液，将银膜氯化，得到石墨烯/碳纳米管/银/氯化银复合纤维织物。优选地，所述硝酸钾和硝酸银的混合溶液中，硝酸钾和硝酸银的摩尔浓度比为(500～1500):(3～7)，优选为硝酸钾和硝酸银的摩尔浓度比为200:1。进一步优选地，硝酸钾的摩尔浓度为0.5～1.5mol L-1，硝酸银的摩尔浓度为3～7mmol L-1。
优选地，所述氯化钾和盐酸的混合溶液中，氯化钾和盐酸的摩尔浓度比为(50～150):(5～15)，优选为氯化钾和盐酸的摩尔浓度比为10:1。进一步优选地，氯化钾的摩尔浓度为0.05～0.15mol L-1，盐酸的摩尔浓度为5～15mmol L-1。
本发明通过二次化学气相沉积法在镍纤维织物上生长了石墨烯/碳纳米管复合纤维织物，后刻蚀掉镍纤维织物、催化剂层和缓冲层，将石墨烯/碳纳米管复合纤维织物转移至柔性基底上，通过滴涂法和常温低压干燥的方式将葡萄糖氧化酶负载在石墨烯/碳纳米管复合纤维织物表面，构筑生物体无损血糖检测器件的工作电极，在石墨烯/碳纳米管复合纤维织物镀覆银/氯化银膜，得到对电极，形成二电极体系，将该二电极体系用于测量葡萄糖浓度时，可通过以下公式计算出该器件对葡萄糖溶液的响应性：S(μA mM-1cm-2)＝ΔI(μA)/[Δc(mM)×A(cm2)]，其中，S为灵敏度，ΔI为响应电流变化量，Δc为葡萄糖浓度变化量，A为电极面积。同样地，通过以下公式，本发明可计算出该器件的最低检出限：LoD＝3.3σ/S，其中，LoD为最低检出限，S是即时响应电流与葡萄糖浓度之间的线性关系曲线的斜率，σ是多组数据的标准差。
本发明通过常温低压干燥的方式，在石墨烯/碳纳米管复合纤维织物表面负载葡萄糖氧化酶，在低压环境下，碳纳米管可以进入葡萄糖氧化酶的蛋白质壳中，作为葡萄糖氧化酶与电极之间的氧化还原介质，将电子传输出来，不仅使葡萄糖氧化酶与电极之间具有良好的电荷传输，使器件具有较高的灵敏度(12.39μA μM-1cm-2)，而且，葡萄糖氧化酶也不易脱落，克服了葡萄糖氧化酶较难直接将电子传输至电极表面的问题，简化了葡萄糖氧化酶的负载工艺，而且不需要涂覆其他物质保护葡萄糖氧化酶，因此，不会降低电极的导电性，此外，碳纳米管直接生长在石墨烯表面也可以加速电荷的传输，从而使器件具有良好的灵敏度。所以，本发明提供的二电极体系生物体无损检测血糖检测器件同时具有良好的稳定性，在连续测试15天后，响应电流仍然是初始响应电流的80.8％。与此同时，本发明提供的二电极体系生物体无损血糖检测器件还具有良好的柔性，在不同弯曲角度(0～90°)下，检测结果几乎不受影响，可以保持99.43％的响应电流保持率，在60°连续弯曲50次后，仍然具有90.94％的响应电流保持率，具有良好的弯曲稳定性，这是因为石墨烯/碳纳米管复合纤维织物与聚二甲基硅氧烷基底都具有良好的柔性，从而使器件具有优异的柔性稳定性。
本发明结合反向离子电渗法，可将该器件用于测量包括猪皮、裸鼠和人体等在内的生物体的血样检测，将特别是人体皮下组织间液提取至皮肤表面，工作电极上的葡萄糖氧化酶与其中的葡萄糖发生酶促反应，通过测试反应过程中电子的转移量，实现无损检测人体血糖的目的，通过体外实验建立了响应电流与葡萄糖浓度之间的线性关系，并将器件贴于裸鼠及志愿者的皮肤表面进行检测，实验结果表明，本发明所涉及的二电极体系生物体无损血糖检测器件可以实现准确、无损的人体血糖检测。
与现有技术相比，本发明的有益效果和独创性主要体现在以下几个方面：
(1)本发明设计的二电极体系生物体无损血糖检测器件，极大地简化了器件结构(现有器件结构多为三电极体系)；而且通过体外实验直接确立了模拟组织间液与即时响应电流之间的关系，简化了结果计算过程，能够快速得到血糖水平。本发明实现了准确、无损的人体血糖检测，具有巨大的实际应用价值。
(2)本发明采用石墨烯/碳纳米管复合纤维织物作为生物体无损血糖检测器件的导电基底，在具有快速电子传输速率的同时，碳纳米管可以作为葡萄糖氧化酶与电极之间的氧化还原介质，简化了葡萄糖氧化酶固定时的繁琐操作，也避免了使用导电性较差的物质保护葡萄糖氧化酶，使器件具有较高的灵敏度。
附图说明
图1a、图1b为不同放大倍数下，石墨烯/碳纳米管复合纤维织物的扫描电镜照片；
图2为石墨烯/碳纳米管复合纤维织物的拉曼光谱图；
图3为石墨烯/碳纳米管复合纤维织物、葡萄糖氧化酶、石墨烯/碳纳米管/葡萄糖氧化酶复合纤维织物的红外光谱图；
图4为石墨烯/碳纳米管/银/氯化银复合纤维织物的扫描电镜照片；
图5a为二电极体系生物体无损血糖检测器件对不同葡萄糖浓度响应的即时电流曲线图；
图5b为二电极体系生物体无损血糖检测器件对不同葡萄糖浓度响应的即时电流与葡萄糖浓度之间的关系曲线图；
图6为连续十五天内，二电极体系生物体无损血糖检测器件对5mmol L-1的葡萄糖溶液的即时响应电流变化曲线图；
图7a为不同弯曲角度下，二电极体系生物体无损血糖检测器件对5mmol L-1的葡萄糖溶液的即时响应电流变化曲线图；
图7b为二电极体系生物体无损血糖检测器件在60°的弯曲角度下，连续弯曲50次的稳定性测试结果；
图8为二电极体系生物体无损血糖检测器件体外实验建立的响应电流与模拟组织间液中葡萄糖浓度之间的线性关系；
图9a为在裸鼠体内注射10wt％葡萄糖溶液后的响应电流随时间的变化曲线图；
图9b为在采用商用血糖仪和采用生物体无损血糖检测器件检测得到的裸鼠体内注射10wt％葡萄糖溶液后的血糖水平随时间的变化曲线比较图；
图10a为二电极体系生物体无损血糖检测器件连续八小时监测志愿者的血糖水平时，响应电流随时间的变化曲线图；
图10b为二电极体系生物体无损血糖检测器件连续八小时监测志愿者的血糖浓度随时间的变化曲线图；
图11为一种生物体无损血糖检测器件的结构简图。
图中：1-工作电极；101-石墨烯/碳纳米管/葡萄糖氧化酶复合纤维织物；102-工作电极柔性基底；2-对电极；201-石墨烯/碳纳米管/银/氯化银复合纤维织物；202-对电极柔性基底。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。
实施例1
如图11所示，一种生物体无损血糖检测器件，检测器件包括并排设置的工作电极1和对电极2，工作电极1包括工作电极柔性基底102、设于工作电极柔性基底102上的工作电极导电基底以及负载在工作电极导电基底上的葡萄糖氧化酶，工作电极导电基底和葡萄糖氧化酶形成石墨烯/碳纳米管/葡萄糖氧化酶复合纤维织物101，对电极2包括对电极柔性基底202、设于对电极柔性基底202上的对电极导电基底以及镀覆在对电极导电基底上的银/氯化银膜，对电极导电基底和银/氯化银膜形成石墨烯/碳纳米管/银/氯化银复合纤维织物201，工作电极导电基底的材质为石墨烯/碳纳米管复合纤维织物，石墨烯/碳纳米管复合纤维织物保持中空结构，复合纤维织物的厚度为120μm，其中，石墨烯的层数为14层，厚度为5nm，碳纳米管的厚度为20μm，工作电极柔性基底102的材质为聚二甲基硅氧烷，厚度为1.0mm，对电极导电基底的材质为石墨烯/碳纳米管复合纤维织物，石墨烯/碳纳米管复合纤维织物保持中空结构，复合纤维织物的厚度为120μm，其中，石墨烯的层数为14层，厚度为5nm，碳纳米管的厚度为20μm，对电极柔性基底202的材质为聚二甲基硅氧烷，厚度为1.0mm。
该检测器件采用以下步骤制备得到：
(1)将面积为0.75cm2，目数为100目，直径为100μm的镍纤维织物用丙酮超声清洗5min后，用去离子水及乙醇交替清洗3次并干燥(干燥的温度为80℃，干燥的时间为10min)，然后将镍纤维织物置于管式炉中，通过化学气相沉积法，在镍纤维织物表面生长连续的多层石墨烯薄膜，以氩气(400sccm)和氢气(80sccm)为载气，以甲烷(60sccm)为碳源，管式炉以25℃min-1的升温速率加热至1000℃，生长时间为10min，得到镍/石墨烯复合纤维织物。
(2)通过电子束蒸发镀膜***(购自沈阳科学仪器有限公司，型号为ZDF-5227，下同)，在镍/石墨烯复合纤维织物表面在8×10-4Pa下以0.5nm/s和2.5nm/s的速率依次蒸镀1nm Fe和10nm Al2O3，分别作为生长碳纳米管的催化剂层和缓冲层。
(3)将镀有催化剂层和缓冲层的镍/石墨烯复合纤维织物置于管式炉中，通过二次化学气相沉积法生长取向碳纳米管阵列，以氩气(200sccm)和氢气(40sccm)为载气，以乙烯(10sccm)为碳源，管式炉以25℃min-1的升温速率加热至750℃，生长时间为5min，得到镍/石墨烯/碳纳米管复合纤维织物。
(4)将镍/石墨烯/碳纳米管复合纤维织物置于氯化铁(1mol L-1)和硝酸(3mol L-1)的混合溶液(溶剂为去离子水，下同)中浸泡2h，直至镍纤维织物、催化剂层和缓冲层被完全刻蚀，去离子水清洗并干燥(干燥的温度为80℃，干燥的时间为40min)后，得到石墨烯/碳纳米管复合纤维织物。
(5)将聚二甲基硅氧烷与固化剂(购自道康宁公司，型号为184，下同)按照10:1的质量比混合均匀，并在70℃下加热固化40min得到工作电极柔性基底，取面积为0.15cm2的石墨烯/碳纳米管复合纤维织物作为工作电极导电基底放置于聚二甲基硅氧烷工作电极柔性基底表面并用银胶固定石墨烯/碳纳米管复合纤维织物的一端，在石墨烯/碳纳米管复合纤维织物上滴加100μL的60mg mL-1的葡萄糖氧化酶的磷酸盐缓冲溶液，常温低压(压强为-50kPa)干燥2h，得到石墨烯/碳纳米管/葡萄糖氧化酶复合纤维织物，作为生物体无损血糖检测器件的工作电极。
(6)将聚二甲基硅氧烷与固化剂按照10:1的质量比混合均匀，并在70℃下加热固化40min得到对电极柔性基底，取面积为0.15cm2的石墨烯/碳纳米管复合纤维织物作为对电极导电基底放置于聚二甲基硅氧烷对电极柔性基底表面并用银胶固定石墨烯/碳纳米管复合纤维织物的一端，通过两步电沉积法在石墨烯/碳纳米管复合纤维织物表面沉积银/氯化银薄膜，首先在1mol L-1的硝酸钾和5mmol L-1的硝酸银的混合电解液(溶剂为去离子水，下同)中，以银电极为阳极，以石墨烯/碳纳米管复合纤维织物为阴极，在阴极表面沉积一层银薄膜，再以0.1mol L-1的氯化钾和10mmol L-1的盐酸的混合溶液(溶剂为去离子水，下同)为电解液，以铂丝为对电极，以饱和甘汞电极为参比电极，将石墨烯/碳纳米管复合纤维织物上的银薄膜氯化，在石墨烯/碳纳米管复合纤维织物表面形成银/氯化银薄膜，得到石墨烯/碳纳米管/银/氯化银复合纤维织物，用于生物体无损血糖检测器件的对电极。
(7)将步骤(5)和步骤(6)得到的电极并排放置，得到二电极体系生物体无损血糖检测器件。
本实施例通过二次化学气相沉积法在镍纤维织物上生长了石墨烯/碳纳米管复合纤维织物，从图1a及图1b可以看出，通过二次化学气相沉积法处理后，碳纳米管阵列成功生长在了石墨烯表面，在刻蚀了作为基底的镍纤维织物及残留的催化剂和缓冲层后，碳纳米管发生收缩，从图中可以清晰地在碳纳米管生长的底部看到褶皱状的石墨烯薄膜(图1a)，从图1b所示的扫描电子显微镜照片可以看出，最终得到的生长在石墨烯薄膜上的取向碳纳米管的高度约为20μm。图2是石墨烯/碳纳米管复合纤维织物的拉曼光谱图，D和G峰出现在1340cm-1和1580cm-1处，两个峰值的强度比值表明获得的石墨烯/碳纳米管复合纤维织物存在较少的结构缺陷，因此，该材料具有优异的导电性(76.13±1.68Ωcm-2)，可以作为生物传感器件的导电基底。
图3的红外光谱图证明了葡萄糖氧化酶被成功地通过常温低压干燥的方式固定在了石墨烯/碳纳米管复合纤维织物表面，图中出现的1544cm-1和1650cm-1处的两个特征峰分别对应于葡萄糖氧化酶的两个氨基的N-H共价键振动，而1100cm-1处出现的特征峰则表明了葡萄糖氧化酶结构中的C-O键的拉伸振动。
图4为石墨烯/碳纳米管/银/氯化银复合纤维织物的扫描电子显微镜照片，可以看出，银/氯化银薄膜均匀地覆盖在石墨烯/碳纳米管复合纤维织物表面，证明本实施例成功得到了石墨烯/碳纳米管/银/氯化银复合纤维织物，即可以作为二电极体系生物体无损血糖检测器件的对电极。
传感器件的关键技术指标主要包括灵敏度及最低检出限。二电极体系生物体无损血糖检测器件对葡萄糖表现出了良好的响应性，如图5a的即时电流曲线图所示，随着葡萄糖浓度的增加，响应电流逐渐减小，即时电流响应曲线出现规整的台阶状曲线，通过图5b的即时响应电流与葡萄糖浓度之间的关系，以及以下公式，可以计算出该器件对葡萄糖溶液具有灵敏的响应性，器件的灵敏度为12.39μAμM-1cm-2。
S(μA mM-1cm-2)＝ΔI(μA)/[Δc(mM)×A(cm2)]
其中，S为灵敏度，ΔI为响应电流变化量，Δc为葡萄糖浓度变化量，A为电极面积。具体地，在本实施例中，ΔI和Δc的数值可从图5b中得到，A为0.15cm2。
同样地，通过以下公式，本发明计算出该器件的最低检出限为0.37μmol L-1。
LoD＝3.3σ/S
其中，LoD为最低检出限，S是即时响应电流与葡萄糖浓度之间的线性关系曲线的斜率(即器件灵敏度)，σ是多组数据的标准差。具体地，在本实施例中，S和σ的数值可从图5b中得到，分别为12.39μA μM-1cm-2和1.389μA μM-1cm-2。
图6为二电极体系生物体无损血糖检测器件的稳定性测试，在5mmol L-1的葡萄糖溶液中对同一个器件连续测试15天，观察其响应电流的变化，与第一天的测试结果相比，15天后的响应电流仍然能够保持在80.8％，高于之前的文献报道值。该响应电流随着时间的流逝逐渐减小的原因主要有两个，其一是因为葡萄糖氧化酶本身的活性会随着时间的推移而降低，其二是在每天的测试清洗过程中，葡萄糖氧化酶会有轻微的脱落，这也是造成响应电流下降的原因。
图7a及图7b共同显示了二电极体系生物体无损血糖检测器件的柔性，石墨烯/碳纳米管复合纤维织物和聚二甲基硅氧烷柔性基底使整个器件具有良好的柔性，在0～90°之间弯曲，器件的性能并不会受到明显的影响，如图7a所示，同一个器件在弯曲了0°、30°、60°、90°后，在5mmol L-1的葡萄糖溶液中的即时响应电流并没有明显的变化。将器件在60°连续弯曲50次后，器件的即时响应电流仍然保持在初始的90.94％，如图7b所示，证明器件具有良好的柔性。
为实现无损检测人体血糖的目的，本实施例利用反向离子电渗法将人体皮下组织间液提取至皮肤表面，从而通过检测组织间液中的葡萄糖浓度实现人体无损血糖检测的目的。为此，本实施例首先通过Franz扩散池和猪皮进行体外实验，以石墨烯/碳纳米管/银/氯化银复合纤维织物为工作电极，以石墨烯/碳纳米管/葡萄糖氧化酶复合纤维织物为对电极，通过反向离子电渗法在猪皮表面提取猪皮下方扩散池中的模拟组织间液，再以石墨烯/碳纳米管/葡萄糖氧化酶复合纤维织物为工作电极，以石墨烯/碳纳米管/银/氯化银复合纤维织物为对电极，检测提取至猪皮表面的模拟组织间液中的葡萄糖浓度，从而建立即时响应电流与从皮下提取的模拟组织间液中的葡萄糖浓度之间的关系，如图8所示，可看到，即时响应电流与葡萄糖浓度之间具有良好的线性关系，符合y＝14.786x+135.51的函数关系(R2＝0.9894)，其中x表示模拟组织间液中的葡萄糖浓度，单位为mmol L-1，y表示通过二电极体系生物体无损血糖监测器件检测的电流密度，单位为μA cm-2。
在此基础上，本实施例在健康的裸鼠体内注射了10wt％的葡萄糖溶液，将该二电极体系生物体无损血糖检测器件贴于裸鼠的腹部，通过反向离子电渗法提取其组织间液，并检测器件对组织间液中葡萄糖的响应电流，通过图8所示的线性关系，可以计算得出裸鼠的血糖。如图9a所示，在注射了葡萄糖溶液后，用于检测裸鼠血糖水平的生物体无损血糖检测器件检测到的响应电流产生了明显升高，通过该结果计算出的裸鼠的血糖水平也是急剧升高，在2～3h后才恢复正常水平，与通过商用血糖仪检测出的裸鼠血糖变化趋势一致，并且误差较小(图9b)，证明了在此过程中，二电极体系生物体无损血糖检测器件对裸鼠的血糖变化始终保持着灵敏且较准确的监测。
将该器件用于人体血糖的检测，具体为：将构成器件的两个电极朝下贴于人体的手腕部位，使器件的两个电极与人体皮肤直接接触，并通过铜丝导线将电极与电化学工作站连接，实现监测志愿者在一天中的血糖变化情况，如图10a所示，该器件在志愿者早餐、午餐及下午茶后，响应电流均有明显的变化，成功实现了监测志愿者在八小时内的血糖变化的目的，并将图10a中得到的电流密度数值代入到图8得到的函数关系y＝14.786x+135.51中，准确得到了志愿者在早餐、午餐及下午茶之后的血糖变化情况(图10b)。
以上实验结果均证实了本发明设计并制备的二电极体系生物体无损血糖检测器件成功地实现了对人体血糖准确、无损的检测，具有较大的优势。
实施例2
如图11所示，一种生物体无损血糖检测器件，检测器件包括并排设置的工作电极1和对电极2，工作电极1包括工作电极柔性基底102、设于工作电极柔性基底102上的工作电极导电基底以及负载在工作电极导电基底上的葡萄糖氧化酶，工作电极导电基底和葡萄糖氧化酶形成石墨烯/碳纳米管/葡萄糖氧化酶复合纤维织物101，对电极2包括对电极柔性基底202、设于对电极柔性基底202上的对电极导电基底以及镀覆在对电极导电基底上的银/氯化银膜，对电极导电基底和银/氯化银膜形成石墨烯/碳纳米管/银/氯化银复合纤维织物201，工作电极导电基底的材质为石墨烯/碳纳米管复合纤维织物，石墨烯/碳纳米管复合纤维保持中空结构，复合纤维织物的厚度为117μm，其中，石墨烯的层数为12层，厚度为4nm，碳纳米管的厚度为16μm，工作电极柔性基底102的材质为聚二甲基硅氧烷，厚度为0.8mm，对电极导电基底的材质为石墨烯/碳纳米管复合纤维织物，石墨烯/碳纳米管复合纤维保持中空结构，复合纤维织物的厚度为117μm，其中，石墨烯的层数为12层，厚度为4nm，碳纳米管的厚度为16μm，对电极柔性基底202的材质为聚二甲基硅氧烷，厚度为0.8mm。
该检测器件采用以下步骤制备得到：
(1)将面积为1.5cm2，目数为100目，直径为100μm的镍纤维织物用丙酮超声清洗10min后，用去离子水及乙醇交替清洗3次并干燥(干燥的温度为70℃，干燥的时间为15min)，然后将镍纤维织物置于管式炉中，通过化学气相沉积法在镍纤维织物表面生长连续的多层石墨烯薄膜，以氩气(400sccm)和氢气(60sccm)为载气，以甲烷(60sccm)为碳源，管式炉以25℃min-1的升温速率加热至1050℃，生长时间为15min，生长结束后，关闭甲烷和氢气，冷却到室温，取出样品，得到镍/石墨烯复合纤维织物。
(2)通过电子束蒸发镀膜***，在镍/石墨烯复合纤维织物表面在1×10-3Pa下以0.4nm/s和2nm/s的速率依次蒸镀1nm Fe和10nm Al2O3，分别作为生长碳纳米管的催化剂层和缓冲层。
(3)将镀有催化剂层和缓冲层的镍/石墨烯复合纤维织物置于管式炉中，通过二次化学气相沉积法生长取向碳纳米管阵列，以氩气(200sccm)和氢气(25sccm)为载气，以乙烯(5sccm)为碳源，管式炉以25℃min-1的升温速率加热至740℃，生长时间为5min，生长结束后，关闭乙烯和氢气，冷却到室温，取出样品，得到镍/石墨烯/碳纳米管复合纤维织物。
(4)将镍/石墨烯/碳纳米管复合纤维织物置于氯化铁(2mol L-1)和硝酸(3mol L-1)的混合溶液中浸泡2h，直至镍纤维织物、催化剂层和缓冲层被完全刻蚀，去离子水清洗并干燥(干燥的温度为85℃，干燥的时间为30min)后，得到石墨烯/碳纳米管复合纤维织物。
(5)将聚二甲基硅氧烷与固化剂按照8:1的质量比混合均匀，并在80℃下加热固化40min得到工作电极柔性基底，取面积为0.12cm2的石墨烯/碳纳米管复合纤维织物作为工作电极导电基底转移至聚二甲基硅氧烷工作电极柔性基底表面，用银胶固定石墨烯/碳纳米管复合纤维织物的一端，并在石墨烯/碳纳米管复合纤维织物上滴加50μL的60mg mL-1的葡萄糖氧化酶溶液，常温低压(压强为-60kPa)干燥1.5h，得到石墨烯/碳纳米管/葡萄糖氧化酶复合纤维织物，作为生物体无损血糖检测器件的工作电极。
(6)将聚二甲基硅氧烷与固化剂按照8:1的质量比混合均匀，并在80℃下加热固化40min得到对电极柔性基底，取面积为0.12cm2的石墨烯/碳纳米管复合纤维织物作为对电极导电基底转移至聚二甲基硅氧烷对电极柔性基底表面，通过两步电沉积法在石墨烯/碳纳米管复合纤维织物表面沉积银/氯化银薄膜，首先在0.8mol L-1的硝酸钾和6mmol L-1的硝酸银的混合电解液中，以银电极为阳极，以石墨烯/碳纳米管复合纤维织物为阴极，在阴极表面沉积一层银薄膜，再以0.12mol L-1的氯化钾和12mmol L-1的盐酸的混合溶液为电解液，以铂丝为对电极，以饱和甘汞电极为参比电极，将石墨烯/碳纳米管复合纤维织物上的银薄膜氯化，在石墨烯/碳纳米管复合纤维织物表面形成银/氯化银薄膜，得到石墨烯/碳纳米管/银/氯化银复合纤维织物，作为生物体无损血糖检测器件的对电极。
(7)将步骤(5)和步骤(6)得到的电极并排放置，得到二电极体系生物体无损血糖检测器件。本实施例的二电极体系生物体无损血糖检测器件能够实现对生物体血糖准确、无损的检测。
实施例3
如图11所示，一种生物体无损血糖检测器件，检测器件包括并排设置的工作电极1和对电极2，工作电极1包括工作电极柔性基底102、设于工作电极柔性基底102上的工作电极导电基底以及负载在工作电极导电基底上的葡萄糖氧化酶，工作电极导电基底和葡萄糖氧化酶形成石墨烯/碳纳米管/葡萄糖氧化酶复合纤维织物101，对电极2包括对电极柔性基底202、设于对电极柔性基底202上的对电极导电基底以及镀覆在对电极导电基底上的银/氯化银膜，对电极导电基底和银/氯化银膜形成石墨烯/碳纳米管/银/氯化银复合纤维织物201，工作电极导电基底的材质为石墨烯/碳纳米管复合纤维织物，石墨烯/碳纳米管复合纤维保持中空结构，复合纤维织物的厚度为110μm，其中，石墨烯的层数为10层，厚度为3.5nm，碳纳米管的厚度为13μm，工作电极柔性基底102的材质为聚二甲基硅氧烷，厚度为1.5mm，对电极导电基底的材质为石墨烯/碳纳米管复合纤维织物，石墨烯/碳纳米管复合纤维保持中空结构，复合纤维织物的厚度为110μm，其中，石墨烯的层数为10层，厚度为3.5nm，碳纳米管的厚度为13μm，对电极柔性基底202的材质为聚二甲基硅氧烷，厚度为1.5mm。
该检测器件采用以下步骤制备得到：
(1)将面积为1.0cm2，目数为100目，直径为100μm的镍纤维织物用丙酮超声清洗5min后，用去离子水及乙醇交替清洗5次并干燥(干燥的温度为60℃，干燥的时间为20min)，然后将镍纤维织物置于管式炉中，通过化学气相沉积法在镍纤维织物表面生长连续的多层石墨烯薄膜，以氩气(400sccm)和氢气(80sccm)为载气，以甲烷(50sccm)为碳源，管式炉以25℃min-1的升温速率加热至1000℃，生长时间为10min，生长结束后，关闭甲烷和氢气，冷却到室温，取出样品，得到镍/石墨烯复合纤维织物。
(2)通过电子束蒸发镀膜***，在镍/石墨烯复合纤维织物表面在9×10-4Pa下以0.3nm/s和2.8nm/s的速率依次蒸镀0.8nm Fe和10nm Al2O3，分别作为生长碳纳米管的催化剂和缓冲层。
(3)将镀有催化剂和缓冲层的镍/石墨烯复合纤维织物置于管式炉中，通过二次化学气相沉积法生长取向碳纳米管阵列，以氩气(200sccm)和氢气(45sccm)为载气，以乙烯(6sccm)为碳源，管式炉以25℃min-1的升温速率加热至760℃，生长时间为5min，生长结束后，关闭乙烯和氢气，冷却到室温，取出样品，得到镍/石墨烯/碳纳米管复合纤维织物。
(4)将镍/石墨烯/碳纳米管复合纤维织物置于氯化铁(3mol L-1)和硝酸(3mol L-1)的混合溶液中浸泡2h，直至镍纤维织物、催化剂层和缓冲层被完全刻蚀，去离子水清洗并干燥(干燥的温度为70℃，干燥的时间为60min)后，得到石墨烯/碳纳米管复合纤维织物。
(5)将聚二甲基硅氧烷与固化剂按照8:1的质量比混合均匀，并在80℃下加热固化60min得到工作电极柔性基底，取面积为0.17cm2的石墨烯/碳纳米管复合纤维织物作为工作电极导电基底并转移至聚二甲基硅氧烷工作电极柔性基底表面，用银胶固定石墨烯/碳纳米管复合纤维织物的一端，并在石墨烯/碳纳米管复合纤维织物上滴加100μL的40mg mL-1的葡萄糖氧化酶溶液，常温低压(压强为-55kPa)干燥2.5h，得到石墨烯/碳纳米管/葡萄糖氧化酶复合纤维织物，用于生物体无损血糖检测器件的工作电极。
(6)将聚二甲基硅氧烷与固化剂按照8:1的质量比混合均匀，并在80℃下加热固化60min得到对电极柔性基底，取面积为0.17cm2的石墨烯/碳纳米管复合纤维织物作为对电极导电基底并转移至聚二甲基硅氧烷对电极柔性基底表面，用银胶固定石墨烯/碳纳米管复合纤维织物的一端，通过两步电沉积法在石墨烯/碳纳米管复合纤维织物表面沉积银/氯化银薄膜，首先在1.2mol L-1的硝酸钾和4mmol L-1的硝酸银的混合电解液中，以银电极为阳极，以石墨烯/碳纳米管复合纤维织物为阴极，在阴极表面沉积一层银薄膜，再以0.1molL-1的氯化钾和12mmol L-1的盐酸的混合溶液为电解液，以铂丝为对电极，以饱和甘汞电极为参比电极，将石墨烯/碳纳米管复合纤维织物上的银薄膜氯化，在石墨烯/碳纳米管复合纤维织物表面形成银/氯化银薄膜，得到石墨烯/碳纳米管/银/氯化银复合纤维织物，用于生物体无损血糖检测器件的对电极。
(7)将步骤(5)和步骤(6)得到的电极并排放置，得到二电极体系生物体无损血糖检测器件。本实施例的二电极体系生物体无损血糖检测器件能够实现对生物体血糖准确、无损的检测。
实施例4
如图11所示，一种生物体无损血糖检测器件，检测器件包括并排设置的工作电极1和对电极2，工作电极1包括工作电极柔性基底102、设于工作电极柔性基底102上的工作电极导电基底以及负载在工作电极导电基底上的葡萄糖氧化酶，工作电极导电基底和葡萄糖氧化酶形成石墨烯/碳纳米管/葡萄糖氧化酶复合纤维织物101，对电极2包括对电极柔性基底202、设于对电极柔性基底202上的对电极导电基底以及镀覆在对电极导电基底上的银/氯化银膜，对电极导电基底和银/氯化银膜形成石墨烯/碳纳米管/银/氯化银复合纤维织物201，工作电极导电基底的材质为石墨烯/碳纳米管复合纤维织物，石墨烯/碳纳米管复合纤维保持中空结构，复合纤维织物的厚度为118μm，其中，石墨烯的层数为15层，厚度为5nm，碳纳米管的厚度为17μm，工作电极柔性基底102的材质为聚二甲基硅氧烷，厚度为0.8mm，对电极导电基底的材质为石墨烯/碳纳米管复合纤维织物，石墨烯/碳纳米管复合纤维保持中空结构，复合纤维织物的厚度为118μm，其中，石墨烯的层数为15层，厚度为5nm，碳纳米管的厚度为17μm，对电极柔性基底202的材质为聚二甲基硅氧烷，厚度为0.8mm。
该检测器件采用以下步骤制备得到：
(1)将面积为1.2cm2，目数为100目，直径为100μm的镍纤维织物用丙酮超声清洗5min后，用去离子水及乙醇交替清洗5次并干燥(干燥的温度为70℃，干燥的时间为15min)，然后将镍纤维织物置于管式炉中，通过化学气相沉积法在镍纤维织物表面生长连续的多层石墨烯薄膜，以氩气(400sccm)和氢气(40sccm)为载气，以甲烷(40sccm)为碳源，管式炉以25℃min-1的升温速率加热至950℃，生长时间为2min，生长结束后，关闭甲烷和氢气，冷却到室温，取出样品，得到镍/石墨烯复合纤维织物。
(2)通过电子束蒸发镀膜***，在镍/石墨烯复合纤维织物表面在1.2×10-3Pa下以0.6nm/s和2.3nm/s的速率依次蒸镀1nm Fe和15nm Al2O3，分别作为生长碳纳米管的催化剂和缓冲层。
(3)将镀有催化剂和缓冲层的镍/石墨烯复合纤维织物置于管式炉中，通过二次化学气相沉积法生长取向碳纳米管阵列，以氩气(200sccm)和氢气(20sccm)为载气，以乙烯(6sccm)为碳源，管式炉以25℃min-1的升温速率加热至755℃，生长时间为2min，生长结束后，关闭乙烯和氢气，冷却到室温，取出样品，得到镍/石墨烯/碳纳米管复合纤维织物。
(4)将镍/石墨烯/碳纳米管复合纤维织物置于氯化铁(2mol L-1)和硝酸(3mol L-1)的混合溶液中浸泡1h，直至镍纤维织物、催化剂层和缓冲层被完全刻蚀，去离子水清洗并干燥(干燥的温度为85℃，干燥的时间为30min)后，得到石墨烯/碳纳米管复合纤维织物。
(5)将聚二甲基硅氧烷与固化剂按照9:1的质量比混合均匀，并在70℃下加热固化60min得到工作电极柔性基底，取面积为0.2cm2的石墨烯/碳纳米管复合纤维织物作为工作电极导电基底转移至聚二甲基硅氧烷工作电极柔性基底表面，用银胶固定石墨烯/碳纳米管复合纤维织物的一端，并在石墨烯/碳纳米管复合纤维织物上滴加100μL的40mg mL-1的葡萄糖氧化酶溶液，常温低压(压强为-70kPa)干燥1h，得到石墨烯/碳纳米管/葡萄糖氧化酶复合纤维织物，用于生物体无损血糖检测器件的工作电极。
(6)将聚二甲基硅氧烷与固化剂按照9:1的质量比混合均匀，并在70℃下加热固化60min得到对电极柔性基底，取面积为0.2cm2的石墨烯/碳纳米管复合纤维织物作为对电极导电基底转移至聚二甲基硅氧烷对电极柔性基底表面，用银胶固定石墨烯/碳纳米管复合纤维织物的一端，通过两步电沉积法在石墨烯/碳纳米管复合纤维织物表面沉积银/氯化银薄膜，首先在0.5mol L-1的硝酸钾和3mmol L-1的硝酸银的混合电解液中，以银电极为阳极，以石墨烯/碳纳米管复合纤维织物为阴极，在阴极表面沉积一层银薄膜，再以0.05mol L-1的氯化钾和5mmol L-1的盐酸的混合溶液为电解液，以铂丝为对电极，以饱和甘汞电极为参比电极，将石墨烯/碳纳米管复合纤维织物上的银薄膜氯化，在石墨烯/碳纳米管复合纤维织物表面形成银/氯化银薄膜，得到石墨烯/碳纳米管/银/氯化银复合纤维织物，用于生物体无损血糖检测器件的对电极。
(7)将步骤(5)和步骤(6)得到的电极并排放置，得到二电极体系生物体无损血糖检测器件。本实施例的二电极体系生物体无损血糖检测器件能够实现对生物体血糖准确、无损的检测。
实施例5
如图11所示，一种生物体无损血糖检测器件，检测器件包括并排设置的工作电极1和对电极2，工作电极1包括工作电极柔性基底102、设于工作电极柔性基底102上的工作电极导电基底以及负载在工作电极导电基底上的葡萄糖氧化酶，工作电极导电基底和葡萄糖氧化酶形成石墨烯/碳纳米管/葡萄糖氧化酶复合纤维织物101，对电极2包括对电极柔性基底202、设于对电极柔性基底202上的对电极导电基底以及镀覆在对电极导电基底上的银/氯化银膜，对电极导电基底和银/氯化银膜形成石墨烯/碳纳米管/银/氯化银复合纤维织物201，工作电极导电基底的材质为石墨烯/碳纳米管复合纤维织物，石墨烯/碳纳米管复合纤维保持中空结构，复合纤维织物的厚度为105μm，其中，石墨烯的层数为9层，厚度为3nm，碳纳米管的厚度为10μm，工作电极柔性基底102的材质为聚二甲基硅氧烷，厚度为1.2mm，对电极导电基底的材质为石墨烯/碳纳米管复合纤维织物，石墨烯/碳纳米管复合纤维保持中空结构，复合纤维织物的厚度为105μm，其中，石墨烯的层数为9层，厚度为3nm，碳纳米管的厚度为10μm，对电极柔性基底202的材质为聚二甲基硅氧烷，厚度为1.2mm。
该检测器件采用以下步骤制备得到：
(1)将面积为0.9cm2，目数为100目，直径为100μm的镍纤维织物用丙酮超声清洗5min后，用去离子水及乙醇交替清洗5次并干燥(干燥的温度为75℃，干燥的时间为10min)，然后将镍纤维织物置于管式炉中，通过化学气相沉积法在镍纤维织物表面生长连续的多层石墨烯薄膜，以氩气(400sccm)和氢气(160sccm)为载气，以甲烷(100sccm)为碳源，管式炉以25℃min-1的升温速率加热至970℃，生长时间为10min，生长结束后，关闭甲烷和氢气，冷却到室温，取出样品，得到镍/石墨烯复合纤维织物。
(2)通过电子束蒸发镀膜***，在镍/石墨烯复合纤维织物表面在2.5×10-3Pa下以0.6nm/s和3nm/s的速率依次蒸镀1nm Fe和8nm Al2O3，分别作为生长碳纳米管的催化剂和缓冲层。
(3)将镀有催化剂和缓冲层的镍/石墨烯复合纤维织物置于管式炉中，通过二次化学气相沉积法生长取向碳纳米管阵列，以氩气(200sccm)和氢气(60sccm)为载气，以乙烯(15sccm)为碳源，管式炉以25℃min-1的升温速率加热至743℃，生长时间为10min，生长结束后，关闭乙烯和氢气，冷却到室温，取出样品，得到镍/石墨烯/碳纳米管复合纤维织物。
(4)将镍/石墨烯/碳纳米管复合纤维织物置于氯化铁(3mol L-1)和硝酸(3mol L-1)的混合溶液中浸泡3h，直至镍纤维织物、催化剂层和缓冲层被完全刻蚀，去离子水清洗并干燥(干燥的温度为75℃，干燥的时间为50min)后，得到石墨烯/碳纳米管复合纤维织物。
(5)将聚二甲基硅氧烷与固化剂按照5:1的质量比混合均匀，并在80℃下加热固化60min得到工作电极柔性基底，将面积为0.17cm2的石墨烯/碳纳米管复合纤维织物作为工作电极导电基底转移至聚二甲基硅氧烷工作电极柔性基底表面，用银胶固定石墨烯/碳纳米管复合纤维织物的一端，并在石墨烯/碳纳米管复合纤维织物上滴加100μL的40mg mL-1的葡萄糖氧化酶溶液，常温低压(压强为-65kPa)干燥2h，得到石墨烯/碳纳米管/葡萄糖氧化酶复合纤维织物，用于生物体无损血糖检测器件的工作电极。
(6)将聚二甲基硅氧烷与固化剂按照5:1的质量比混合均匀，并在80℃下加热固化60min得到对电极柔性基底，将面积为0.17cm2的石墨烯/碳纳米管复合纤维织物作为对电极导电基底转移至聚二甲基硅氧烷对电极柔性基底表面，用银胶固定石墨烯/碳纳米管复合纤维织物的一端，通过两步电沉积法在石墨烯/碳纳米管复合纤维织物表面沉积银/氯化银薄膜，首先在1.5mol L-1的硝酸钾和7mmol L-1的硝酸银的混合电解液中，以银电极为阳极，以石墨烯/碳纳米管复合纤维织物为阴极，在阴极表面沉积一层银薄膜，再以0.15molL-1的氯化钾和15mmol L-1的盐酸的混合溶液为电解液，以铂丝为对电极，以饱和甘汞电极为参比电极，将石墨烯/碳纳米管复合纤维织物上的银薄膜氯化，在石墨烯/碳纳米管复合纤维织物表面形成银/氯化银薄膜，得到石墨烯/碳纳米管/银/氯化银复合纤维织物，用于生物体无损血糖检测器件的对电极。
(7)将步骤(5)和步骤(6)得到的电极并排放置，得到二电极体系生物体无损血糖检测器件。本实施例的二电极体系生物体无损血糖检测器件能够实现对生物体血糖准确、无损的检测。
上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和使用发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于上述实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种生物体无损血糖检测器件，其特征在于，所述检测器件包括并排设置的工作电极和对电极，所述工作电极包括工作电极柔性基底、设于工作电极柔性基底上的工作电极导电基底以及负载在工作电极导电基底上的葡萄糖氧化酶，所述对电极包括对电极柔性基底、设于对电极柔性基底上的对电极导电基底以及镀覆在对电极导电基底上的银/氯化银膜，
所述工作电极导电基底的材质为石墨烯/碳纳米管复合纤维织物，石墨烯/碳纳米管复合纤维保持中空结构，
所述对电极导电基底的材质为石墨烯/碳纳米管复合纤维织物，石墨烯/碳纳米管复合纤维保持中空结构，
所述石墨烯/碳纳米管复合纤维织物经二次化学气相沉积法生长得到。
2.根据权利要求1所述的一种生物体无损血糖检测器件，其特征在于，所述工作电极柔性基底的材质为聚二甲基硅氧烷。
3.根据权利要求1所述的一种生物体无损血糖检测器件，其特征在于，所述对电极柔性基底的材质为聚二甲基硅氧烷。
4.一种如权利要求1-3任一项所述的生物体无损血糖检测器件的制备方法，其特征在于，所述制备方法具体包括以下步骤：
（a）依次在经预处理的镍纤维织物表面生长连续的多层石墨烯膜、镀覆催化剂层和缓冲层、生长取向碳纳米管阵列，后刻蚀除去镍纤维织物、催化剂层和缓冲层，后经清洗和干燥，得到石墨烯/碳纳米管复合纤维织物；
（b）取步骤（a）所得的石墨烯/碳纳米管复合纤维织物并转移至工作电极柔性基底表面，再在石墨烯/碳纳米管复合纤维织物上负载葡萄糖氧化酶，后经干燥，得到工作电极；
（c）取步骤（a）所得的石墨烯/碳纳米管复合纤维织物并转移至对电极柔性基底表面，再在石墨烯/碳纳米管复合纤维织物上镀覆银/氯化银膜，得到对电极；
（d）将步骤（b）得到的工作电极和步骤（c）得到的对电极并排放置，得到所述生物体无损血糖检测器件。
5.根据权利要求4所述的一种生物体无损血糖检测器件的制备方法，其特征在于，步骤（a）中，镍纤维织物的预处理过程具体为：在丙酮中超声清洗5~10 min，再用去离子水和乙醇交替冲洗3~5次，最后干燥，干燥的温度为60~80℃，干燥的时间为10~20 min。
6.根据权利要求4所述的一种生物体无损血糖检测器件的制备方法，其特征在于，步骤（a）中，在生长连续的多层石墨烯薄膜时，以氩气和氢气的混合气体为载气，以甲烷为碳源，反应温度为950~1050℃，生长时间为2~15 min，氩气、氢气和甲烷的体积比为20 : (2~8) :(2~5)；
步骤（a）中，在镀覆催化剂层和缓冲层时，镀覆的压力为(8~30) ×10-4 Pa，镀覆催化剂层的速率为0.3~0.7 nm/s，镀覆缓冲层的速率为2~3 nm/s；
步骤（a）中，所述催化剂层的组分为Fe，所述缓冲层的组分为Al2O3，催化剂层和缓冲层的厚度比为(0.05~0.15) : 1；
步骤（a）中，在生长取向碳纳米管阵列时，以氩气和氢气的混合气体为载气，以乙烯为碳源，反应温度为740~760℃，生长时间为2~10 min，氩气、氢气和乙烯的体积比为40 : (4~12) : (1~3)；
步骤（a）中，干燥的温度为70~85℃，干燥的时间为30~60 min。
7.根据权利要求4所述的一种生物体无损血糖检测器件的制备方法，其特征在于，步骤（a）中，采用氯化铁和硝酸的混合溶液作为刻蚀液刻蚀镍纤维织物、催化剂层和缓冲层1~3h，氯化铁和硝酸的摩尔浓度比为(1~3) : 3。
8.根据权利要求4所述的一种生物体无损血糖检测器件的制备方法，其特征在于，步骤（b）中，采用葡萄糖氧化酶的磷酸盐缓冲溶液负载葡萄糖氧化酶，葡萄糖氧化酶的磷酸盐缓冲溶液的滴加体积为50~100 μL/(0.1~0.2 cm2石墨烯/碳纳米管复合纤维织物)，葡萄糖氧化酶的磷酸盐缓冲溶液中，葡萄糖氧化酶的质量浓度为40~60 mg mL-1；
步骤（b）中，干燥在常温低压下进行，低压为-50~-70 kPa；
步骤（b）中，所述工作电极柔性基底的制备过程为：将聚二甲基硅氧烷与固化剂按照(5~10) : 1的质量比混合均匀，并在70~80℃下加热固化40~60 min得到。
9.根据权利要求4所述的一种生物体无损血糖检测器件的制备方法，其特征在于，步骤（c）中，所述对电极柔性基底的制备过程为：将聚二甲基硅氧烷与固化剂按照(5~10) : 1的质量比混合均匀，并在70~80℃下加热固化40~60 min得到。
10.根据权利要求4所述的一种生物体无损血糖检测器件的制备方法，其特征在于，步骤（c）中，镀覆银/氯化银膜的过程具体为：先以银电极为阳极，以石墨烯/碳纳米管复合纤维织物为阴极，以硝酸钾和硝酸银的混合溶液作为电解液，在石墨烯/碳纳米管复合纤维织物上镀覆银膜，后再以镀银的石墨烯/碳纳米管复合纤维织物为工作电极，以铂丝为对电极，以饱和甘汞电极为参比电极，以氯化钾和盐酸的混合溶液为电解液，将银膜氯化，得到石墨烯/碳纳米管/银/氯化银复合纤维织物；
所述硝酸钾和硝酸银的混合溶液中，硝酸钾和硝酸银的摩尔浓度比为(500~1500 ) :(3~7 )；
所述氯化钾和盐酸的混合溶液中，氯化钾和盐酸的摩尔浓度比为(50~150) : (5~15 )。
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