一种柔性传感器电极和柔性传感器的制备方法

技术领域

本申请涉及电化学传感器技术领域，具体涉及一种柔性传感器电极和柔性传感器的制备方法。

背景技术

糖尿病是一种由葡萄糖代谢紊乱引起的慢性疾病。对于糖尿病患者来说，血糖的检测对糖尿病的诊断、治疗和管理具有重要的意义。柔性传感器是将酶固定在电极上形成柔性传感器电极，利用酶的催化反应将体内血糖的浓度信息转变为电流信号，从而实现对血糖的检测。

目前的葡萄糖传感器是使用硬质的针尖来采集患者血样以实现测量，然而用针尖进行检测不仅会造成人体组织损伤，还会给患者带来较大的痛苦。除此之外，现有的葡萄糖传感器电极还存在着检测灵敏度低、工作电位高，易受其它物质干扰，结构稳定性差以及生物相容性差的问题。因此，有必要提供一种对人体刺激小、工作电位低、抗干扰性强、具有高灵敏度、良好稳定性和生物相容性的葡萄糖传感器电极，以实现对血糖灵敏而准确的检测。

发明内容

有鉴于此，本申请提供了一种柔性传感器电极，该柔性传感器电极具有良好的柔韧性和生物相容性，可降低电极植入人体时造成的损伤，减轻患者痛苦，并且柔性传感器电极的检测灵敏度高、工作电位低，具有良好的结构稳定性，将其作为柔性传感器的工作电极时，可提高柔性传感器的灵敏度、增强抗干扰性，降低检测限、扩大浓度检测范围。本申请还提供了一种柔性传感器的制备方法。

本申请第一方面提供了一种柔性传感器电极，所述柔性传感器电极包括柔性基底层、设置在所述柔性基底层上的导电层、设置在所述导电层上的石墨烯层和设置在所述石墨烯层上的修饰层；所述修饰层包括导电聚合物和生物酶；所述导电聚合物与所述生物酶通过酰胺键连接；所述导电聚合物包括聚(N-苯基甘氨酸)和聚(N-苯基甘氨酸)衍生物中的一种或多种。

本申请的柔性传感器电极采用柔性材料作为电极基底，可以减小电极植入时患者的不适；石墨烯层具有较大的比表面积，有利于电子的传递以及提高生物酶的负载量，提高电极的检测灵敏度；修饰层中的生物酶起到物质识别的作用，生物酶能够催化葡萄糖发生酶促反应产生电活性物质，从而将葡萄糖的含量信息转变为电信号；修饰层中的导电聚合物能够与生物酶形成酰胺键，从而固定生物酶，增强柔性传感器电极的结构稳定性；导电聚合物为聚(N-苯基甘氨酸)和聚(N-苯基甘氨酸)衍生物，聚(N-苯基甘氨酸)和聚(N-苯基甘氨酸)衍生物能够作为分子导线使电子在生物酶与导电电极基材之间传递，提高柔性传感器电极的导电性；并且聚(N-苯基甘氨酸)和聚(N-苯基甘氨酸)衍生物还具有良好的生物相容性，有利于柔性传感器电极在生物体中的应用。

可选地，所述柔性基底层的材质包括聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚碳酸酯、聚酰亚胺和聚乙烯醇中的一种或多种。

可选地，所述柔性基底层的厚度为0.2mm-1mm。

可选地，所述导电层的材质包括金、银、铂、铜和碳中的一种或多种。

可选地，所述导电层的厚度为0.1mm-0.2mm。

可选地，所述石墨烯层包括竖直石墨烯，所述竖直石墨烯垂直生长在所述导电层表面。

可选地，所述石墨烯层中的石墨烯的边缘为卷曲结构，所述石墨烯的形貌为木耳状。

可选地，所述石墨烯层的厚度为1nm-10nm。

可选地，所述导电聚合物的聚合度为10-100。

可选地，所述聚(N-苯基甘氨酸)衍生物包括如式(Ⅰ)所示的结构单元A：

可选地，所述结构单元A在所述聚(N-苯基甘氨酸)衍生物中的摩尔占比为1％-3％。

可选地，所述生物酶包括葡萄糖氧化酶或葡萄糖脱氢酶中的任意一种。

可选地，所述导电聚合物与所述生物酶的质量比为1∶(0.05-20)。

可选地，所述修饰层的厚度为5μm-100μm。

可选地，所述柔性传感器电极还包括保护层；所述保护层覆盖在所述修饰层表面。

可选地，所述保护层的材质包括Nafion、聚乙烯基吡啶、聚氨基甲酸酯和聚氨基甲酸酯的改性材料中的一种或多种。

本申请第二方面提供了一种柔性传感器的制备方法，包括以下步骤：

提供柔性基底层，在所述柔性基底层表面形成导电层，对所述导电层进行刻蚀形成工作电极、对电极和参比电极；

通过等离子体增强化学气相沉积制备石墨烯层，将所述石墨烯层转移至所述工作电极表面；

将导电聚合物、生物酶与溶剂混合得到修饰层溶液；

将所述修饰层溶液涂覆在所述石墨烯层表面；干燥后得到所述柔性传感器。

可选地，所述等离子体增强化学气相沉积包括：提供导电基材，将所述导电基材置于等离子体增强化学气相沉积设备中，向设备通入碳源气体，气体流量为10sccm-50sccm，反应温度为500℃-1400℃，反应时间为10min-20min，等离子体源的功率为200W-800W。

可选地，所述碳源气体包括甲烷、乙烷、乙烯和乙炔中的一种或多种。

可选地，所述石墨烯层是通过PMMA湿法转移到导电层表面的。

可选地，所述导电聚合物包括聚(N-苯基甘氨酸)和聚(N-苯基甘氨酸)衍生物中的一种或多种。

可选地，所述生物酶包括葡萄糖氧化酶或葡萄糖脱氢酶中的任意一种。

可选地，所述溶剂包括水或磷酸盐缓冲液的任意一种。

可选地，所述导电聚合物与所述生物酶的质量比为1∶(0.05-20)。

可选地，所述修饰层溶液中，所述聚(N-苯基甘氨酸)衍生物的浓度为5mg/mL-100mg/mL。

可选地，所述修饰层溶液中，所述生物酶的浓度为5mg/mL-100mg/mL。

可选地，将所述修饰层溶液涂覆在所述导电电极基材表面时，所述修饰层溶液在所述导电电极基材表面的涂覆量为0.3μL/mm

本申请第二方面提供的柔性传感器的制备方法，工艺简单，成本较低，制备得到的柔性传感器具有较高的灵敏度、较宽的线性范围以及良好稳定性和生物相容性，该柔性传感器能够很好地应用在葡萄糖检测领域中。

附图说明

图1为本申请一实施方式提供的柔性传感器电极的结构示意图；

图2为本申请一实施方式提供的柔性传感器电极的结构示意图；

图3为本申请实施例1制得的聚(N-苯基甘氨酸)的红外谱图；

图4为本申请实施例2制得的聚(N-苯基甘氨酸)衍生物的红外谱图；

图5为本申请实施例1制得的聚(N-苯基甘氨酸)的X射线荧光光谱图；

图6为本申请实施例2制得的聚(N-苯基甘氨酸)衍生物的X射线荧光光谱图；

图7为本申请实施例1提供的具有石墨烯层的工作电极的扫描电镜图；

图8为本申请实施例1提供的具有石墨烯层的工作电极的扫描电镜图；

图9为本申请实施例1提供的柔性传感器工作电极的扫描电镜图；

图10为本申请实施例1柔性传感器在电解液不含葡萄糖和加入葡萄糖的循环伏安对比图；

图11为本申请实施例1提供的生物传感器电极在不同浓度葡萄糖溶液中的时间-电流密度响应曲线。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

本申请提供了一种柔性传感器电极，包括柔性基底层和依次设置在柔性基底层表面的导电层、石墨烯层和修饰层。请参阅图1，图1为本申请一实施方式提供的柔性传感器电极的结构示意图。其中，柔性传感器电极包括柔性基底层10、导电层20、石墨烯层30和修饰层40，修饰层40包括导电聚合物402和生物酶401。导电层20设置在柔性基底层10和石墨烯层30之间，石墨烯层30设置在导电层20和修饰层40之间。

本申请实施方式中，柔性基底层的材质包括聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚碳酸酯、聚酰亚胺和聚乙烯醇中的一种或多种。上述材料具有良好的柔韧性、耐摩擦性、尺寸稳定性和生物相容性，能够保证传感器电极具有良好的结构稳定性，并且有利于降低电极植入时对患者的损伤，减少患者的痛感。本申请实施方式中，柔性基底层的厚度为0.2mm-1mm。柔性基底层的厚度具体可以但不限于为0.2mm、0.3mm、0.4mm、0.6mm、0.8mm或1mm。

本申请实施方式中，导电层的材质包括金、银、铂、铜和碳中的一种或多种。本申请一些实施方式中，导电层包括石墨烯、碳纳米管和碳纳米纤维中的一种或多种。本申请实施方式中，导电层的厚度为0.1mm-0.2mm。导电层的厚度体具体可以但不限于为0.1mm、0.13mm、0.15mm、0.17mm或0.2mm。当导电层的厚度在上述范围时，不仅能保证传感器电极具有良好的导电性，并且传感器电极具有良好的结构柔性。

本申请实施方式中，石墨烯层包括竖直石墨烯，其中，竖直石墨烯的生长方向垂直于导电层表面，竖直石墨烯的边缘为卷曲结构，竖直石墨烯整体呈现木耳状结构。本申请中，竖直石墨烯的表面具有羧基、环氧基和羟基，可以和与导电聚合物形成共价键；并且石墨烯层中的竖直石墨烯具有高比表面积，石墨烯片层之间具有丰富的空隙，该结构为导电聚合物的附着提供了较多的位点和更大的空间伸展可能性，从而增加了电极中生物酶的负载量，并且还提高了电极的比表面积和反应物吸附点，能够增强传感器电极对葡萄糖检测的灵敏度。除此之外，竖直石墨烯的生长方向垂直于导电层表面，相比于水平生长的石墨烯该结构更有利于电子在电极中的传输，提高电极的导电性。本申请实施方式中，石墨烯层的表面具有活性官能团，活性官能团包括烃基、环氧基和羧基中的一种或多种。在石墨烯层表面修饰活性官能团有利于增强石墨烯层与修饰层之间的结合作用力，提高传感器电极的结构稳定性。本申请实施方式中，竖直石墨烯的生长高度为1nm-10nm。竖直石墨烯的生长高度即为石墨烯层的厚度，本申请实施方式中，石墨烯层的厚度为1nm-10nm。石墨烯层的厚度具体可以但不限于为1nm、3nm、5nm、7nm、8nm或10nm。

本申请实施方式中，修饰层包括生物酶和导电聚合物，生物酶能够催化葡萄糖发生酶促反应，酶促反应的过程中会产生电活性物质，从而将葡萄糖的含量信息转变为电信号。本申请实施方式中，生物酶包括葡萄糖氧化酶(GOX)和葡萄糖脱氢酶(GDH)。

本申请中，导电聚合物能够与生物酶形成共价键，从而将生物酶固定在柔性传感器电极表面，提高电极的结构稳定性。本申请实施方式中，导电聚合物包括聚(N-苯基甘氨酸)和聚(N-苯基甘氨酸)衍生物中的一种或多种。本申请一些实施方式中，导电聚合物为聚(N-苯基甘氨酸)。聚(N-苯基甘氨酸)(Poly(N-phenylglycine),PPG)的分子式为(C

本申请一些实施方式中，导电聚合物为聚(N-苯基甘氨酸)衍生物。本申请实施方式中，聚(N-苯基甘氨酸)衍生物是由聚(N-苯基甘氨酸)与三(2,2'-联吡啶)二氯化钌(联吡啶钌)络合得到的。本申请实施方式中，聚(N-苯基甘氨酸)衍生物包括如式(Ⅰ)所示的结构单元A：

本申请中，聚(N-苯基甘氨酸)衍生物不仅具有良好的导电性，也具有丰富的羧基官能团，能够固定生物酶提高电极的结构稳定性；更重要的是，聚(N-苯基甘氨酸)衍生物中的联吡啶钌能够降低柔性传感器电极的工作电位，从而提高电极的抗干扰性。传感器电极在测量人体中葡萄糖浓度时，由于人体中存在多种干扰物如水杨酸、尿酸和多巴胺等，若传感器电极的工作电位过高会导致干扰物参与到电极反应中，产生干扰信号，降低电极测量的准确性。本申请中，将聚(N-苯基甘氨酸)与联吡啶钌络合得到的聚(N-苯基甘氨酸)衍生物能够降低传感器电极的工作电位，从而提高电极的抗干扰性，增强测量的准确性。具体地，聚(N-苯基甘氨酸)衍生物中的联吡啶钌可作为电子媒介体参与到生物酶催化葡萄糖的酶促反应中，由于联吡啶钌的氧化还原电势低、电子传递快，从而降低了柔性传感器电极的工作电位并缩短了电极的响应时间。

本申请实施方式中，聚(N-苯基甘氨酸)衍生物中，聚(N-苯基甘氨酸)与联吡啶钌络合形成如式(Ⅰ)所示的结构单元A，聚(N-苯基甘氨酸)未与联吡啶钌络合的部位为如式(Ⅱ)所示的结构单元B：

本申请中，控制导电聚合物的聚合度可以保证导电聚合物同时具有良好的水溶性和丰富的羧基官能团。本申请实施方式中，导电聚合物的聚合度为10-100。导电聚合物的聚合度具体可以但不限于为10、15、20、30、40、50、60、70、80、90或100。导电聚合物的聚合度过低时聚合物的结构强度较差，不利于固定生物酶以及在电极表面形成修饰层，当聚合度过高时，导电聚合物的水溶性差，导致柔性传感器电极制备步骤繁琐，不利于电极的大规模制备。本申请一些实施方式中，导电聚合物的聚合度为40-80。

本申请实施方式中，导电聚合物的电导率为2S/cm-8×10

本申请中，导电聚合物含有大量的羧基，羧基能够与生物酶的氨基反应形成酰胺键，从而有效地固定生物酶。本申请实施方式中，导电聚合物与生物酶的质量比为1∶(0.05-20)。导电聚合物与生物酶的质量比具体可以但不限于为1:0.05、1:0.1、1:0.5、1:1、1:5、1:7、1:10或1:20。本申请一些实施方式中，导电聚合物与生物酶的质量比为1：(0.1-5)。控制导电聚合物与生物酶的质量比能够保证导电聚合物与生物酶充分交联，从而有效地固定生物酶，并且不影响生物酶与葡萄糖的结合，保证柔性传感器电极能够快速、准确地检测葡萄糖浓度。

本申请实施方式中，修饰层的厚度为5μm-100μm。修饰层的厚度具体可以但不限于为5μm、10μm、20μm、30μm、40μm、50μm、60μm、70μm、80μm、90μm或100μm。控制修饰层的厚度能够保证柔性传感器电极具有良好的导电性和较高的生物酶负载量。

本申请一些实施方式中，柔性传感器电极还包括保护层。在修饰层表面设置保护层能够进一步提高电极结构的稳定性并且增强柔性传感器的抗干扰性。请参阅图2，图2为本申请一实施方式提供的柔性传感器电极的结构示意图。其中，柔性传感器电极包括柔性基底层10、导电层20、石墨烯层30、修饰层40和保护层50，修饰层40包括导电聚合物402和生物酶401。导电层20设置在柔性基底层10和石墨烯层30之间，石墨烯层30设置在导电层20和修饰层40之间，修饰层40设置在石墨烯层30和保护层50之间。

本申请实施方式中，保护层的材质包括Nafion(聚四氟乙烯和全氟-3,6-二环氧-4-甲基-7-癸烯-硫酸的共聚物)、聚乙烯基吡啶(PVP)、聚氨基甲酸酯(PU)和聚氨基甲酸酯改性材料中的一种或多种。采用上述材质制得的保护层能够将组织液或血液中的干扰物阻挡在保护层外，而葡萄糖则可以透过保护层，从而减少其它物质对传感器的干扰，提高柔性传感器电极测量的准确度，并延长传感器电极的使用寿命。进一步地，常见的干扰物包括尿酸、抗坏血酸、多巴胺等。本申请一些实施方式中，保护层的材质为Nafion。采用Nafion制得的保护膜具有良好的化学稳定性和机械强度，可以有效提高柔性传感器电极的结构稳定性。

本申请以柔性材料作为基底，通过设置竖直石墨烯层增加了电极的比表面积，并且采用特定的导电聚合物与生物酶形成修饰层，最终得到一种柔性传感器电极，该柔性传感器电极具有良好的稳定性和生物相容性，对葡萄糖具有良好的响应，将其作为柔性传感器的工作电极时，可提高柔性传感器的灵敏度、增强抗干扰性、降低检测限、缩短响应时间、扩大浓度检测范围，实现对葡萄糖浓度快速、准确的检测。

本申请还提供了一种柔性传感器的制备方法，包括如下步骤：

步骤100：提供柔性基底层，在柔性基底层表面形成导电层，对导电层进行刻蚀形成工作电极、对电极和参比电极；

步骤200：通过等离子体增强化学气相沉积制备石墨烯层，将石墨烯层转移至工作电极表面；

步骤300：将导电聚合物、生物酶与溶剂混合得到修饰层溶液；

步骤400：将修饰层溶液涂覆在石墨烯层表面，干燥后形成修饰层，得到柔性传感器。

本申请中，柔性传感器的制备过程包括：提供柔性基底，在柔性基底表面设置导电层并形成工作电极、对电极和参比电极图案；在导电层表面设置石墨烯层；在石墨烯层表面设置修饰层。

本申请中，步骤100中，制备导电层的方法包括电镀、化学气相沉积、丝网印刷、喷墨打印和磁控溅射中的一种或多种。采用光刻工艺对导电层进行刻蚀形成工作电极、对电极和参比电极，光刻工艺采用现有方式进行，具体操作步骤可根据实际需求进行调整。采用上述方法制备导电层有利于实现传感器大规模的生产。本申请一些实施方式中，采用导电碳浆制备工作电极和对电极，采用导电银浆制备参比电极前体，利用FeCl

步骤200中,石墨烯层的制备方法包括：将导电基材放至等离子体增强化学气相沉积设备中，将等离子体增强化学气相沉积设备的工艺腔室抽至真空，向工艺腔室通入碳源气体和保护气体，调整等离子体增强化学气相沉积设备的气体流量为10sccm-50sccm，温度为500℃-1400℃，升温速率为5℃/min-80℃/min，等离子体源的功率为200W-800W。反应10min-20min后，进行降温，得到石墨烯层。本申请实施方式中，碳源气体包括甲烷、乙烷、乙烯和乙炔中的一种或多种。本申请实施方式中，导电基材包括镍箔、铂箔、金箔和铜箔中的任意一种。在反应过程中，碳源被裂解成等离子体，等离子体在局域电场的作用下以一定的方向在导电基材表面沉积，最终生长成竖直石墨烯，得到石墨烯层。

本申请一些实施方式中，石墨烯层是通过PMMA湿法转移到导电层表面的。PMMA湿法包括：在石墨烯层表面旋涂聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)并进行热固成型得到样品1，将样品1浸泡在腐蚀性溶液中以除去导电基材得到样品2，将样品2清洗后转移至工作电极表面，再将工作电极浸泡在有机溶剂中去除PMMA，有机溶剂包括丙酮、二甲基亚砜、四氢呋喃和N-甲基吡咯烷酮中的一种或多种，再对工作电极进行清洗，干燥后即得到具有石墨烯层的工作电极。本申请一些实施方式中，采用等离子清洗机(plasma cleaner)对石墨烯层的表面进行亲水化处理。在亲水化处理过程中，等离子体中的活性粒子与石墨烯层表面反应生成亲水基团从而使材料表面具有亲水性。具体地，等离子清洗机能够在石墨烯表面引入新的官能团，如烃基、环氧基、羧基等活性基团，从而提高石墨烯的表面活性，增加其亲水性，使石墨烯层与修饰层具有较好的相容性，能够牢固地结合。

本申请中，步骤300为修饰层溶液的制备。本申请一些实施方式中，导电聚合物为聚(N-苯基甘氨酸)，聚(N-苯基甘氨酸)的制备方法包括：将N-苯基甘氨酸溶于酸性水溶液中，加入引发剂和乳化剂，经聚合反应后得到聚(N-苯基甘氨酸)。其中，酸性水溶液的pH为0.1-5，引发剂包括过氧化氢、过氧化苯甲酰和过硫酸铵中的一种或多种；乳化剂包括四丁基溴化铵、四丁基氢氧化铵、聚乙二醇400、聚乙二醇1000和聚(4-苯乙烯磺酸钠)中的一种或多种。本申请实施方式中，聚(N-苯基甘氨酸)与引发剂的摩尔比为1∶(0.7-2)，聚(N-苯基甘氨酸)与乳化剂的质量比为1∶(1-50)。本申请实施方式中，聚合反应的反应温度为0℃-100℃，聚合反应的反应时间为1h-48h。

本申请一些实施方式中，导电聚合物为聚(N-苯基甘氨酸)衍生物，聚(N-苯基甘氨酸)衍生物的制备方法包括：将聚(N-苯基甘氨酸)、三(2,2'-联吡啶)二氯化钌与溶剂混合，经络合反应后得到聚(N-苯基甘氨酸)衍生物；其中，溶剂包括甲醇、乙醇、异丙醇、正丁醇、N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺、N-甲基吡咯烷酮、乙酸乙酯、乙酸异丙酯、乙酸正丁酯、四氢呋喃、1,4-二氧六环、乙二醇甲醚、乙二醇二甲醚、二乙二醇甲醚、二乙二醇二甲醚、冰乙酸和水中的一种或多种。聚(N-苯基甘氨酸)与三(2,2'-联吡啶)二氯化钌的质量比为1∶(0.1-0.7)；络合反应的反应温度为20℃-120℃；络合反应的反应时间为3h-72h。

本申请实施方式中，修饰层溶液的制备方法具体为：将导电聚合物和生物酶分别溶解在水或磷酸盐缓冲液(PBS)中，将两种溶液混合后静置得到修饰层溶液。采用混合和静置的方法能够使生物酶与导电聚合物充分交联，从而提高电极对生物酶的负载量。本申请实施方式中，修饰层溶液中导电聚合物的浓度为1mg/mL-100mg/mL，导电聚合物的浓度具体可以但不限于为1mg/mL、5mg/mL、10mg/mL、20mg/mL、30mg/mL、40mg/mL、50mg/mL、60mg/mL、70mg/mL、80mg/mL或100mg/mL。

本申请实施方式中，生物酶包括葡萄糖氧化酶(GOx)和葡萄糖脱氢酶(GDH)中的任意一种。本申请实施方式中，混合溶液中生物酶的浓度为1mg/mL-100mg/mL。生物酶的浓度具体可以但不限于为1mg/mL、5mg/mL、10mg/mL、20mg/mL、30mg/mL、40mg/mL、50mg/mL、60mg/mL、70mg/mL、80mg/mL或100mg/mL。控制生物酶的浓度能够保证制备得到的柔性传感器具有较高的灵敏度并且生物酶能够与导电聚合物充分结合，不影响电极的导电性，从而保证柔性传感器能够快速、准确地检测葡萄糖浓度。

本申请实施方式中，导电聚合物与生物酶的质量比为1∶(0.1-10)。导电聚合物与生物酶的质量比具体可以但不限于为1∶0.1、1∶0.5、1∶1、1∶3、1∶5、1∶7或1∶10。控制导电聚合物与生物酶的质量比能够保证导电聚合物与生物酶充分交联，从而有效地固定生物酶，并且不影响生物酶与葡萄糖的结合，保证柔性传感器能够快速、准确地检测葡萄糖浓度。

本申请实施方式中，将导电聚合物与生物酶混合后得到混合溶液，将混合溶液在0℃-30℃下静置1-15h后得到修饰层溶液。本申请一些实施方式中，混合溶液在15℃下静置2h。将导电聚合物与生物酶的混合溶液进行静置可以使导电聚合物与生物酶充分反应，使生物酶与导电聚合物牢固结合，有利于形成具有良好结构稳定性的传感器电极。

步骤400中，将修饰层溶液涂覆在工作电极的石墨烯层表面时，修饰层溶液的涂覆量为0.5μL/mm

本申请一些实施方式中，在石墨烯层表面形成修饰层后还可以在修饰层表面制备保护层。在修饰层表面设置保护层能够进一步提高电极的结构稳定性并且增强柔性传感器的抗干扰性。本申请实施方式中，保护层的材质包括Nafion(聚四氟乙烯和全氟-3,6-二环氧-4-甲基-7-癸烯-硫酸的共聚物)、聚乙烯基吡啶(PVP)、聚氨基甲酸酯(PU)和聚氨基甲酸酯改性材料中的一种或多种。本申请实施方式中，保护层的制备方法具体为：以水作为溶剂，配制质量分数为0.5wt％-2wt％的保护层溶液，将保护层溶液涂覆在修饰层表面，干燥后得到柔性传感器。本申请实施方式中，保护层溶液在工作电极的涂覆量为1μL/mm

本申请实施方式中，柔性传感器检测葡萄糖的线性范围是1×10

本申请提供的柔性传感器制备方法工艺简单，易于实现工业化生产，所制备出的柔性传感器具有较高的灵敏度、良好的生物相容性和结构稳定性，能够对葡萄糖浓度进行快速、准确的检测，有利于实现对糖尿病患者的诊断、治疗和管理。的灵敏度高、能够实现对葡萄糖浓度快速、准确的检测，有利于实现对糖尿病患者的诊断、治疗和管理。

下面分多个实施例对本申请技术方案进行进一步的说明。

实施例1

一种柔性传感器的制备方法，包括如下步骤：

提供PET基柔性电路板(FPC)，使用丝网印刷在柔性基底层表面印刷工作电极、对电极和导线的图案，并加热固化，印刷的材料为导电碳浆；用导电银浆在柔性基底层印刷参比电极，用FeCl

提供铜箔，通过等离子体增强化学气相沉积在铜箔表面制备竖直石墨烯层，等离子体源的功率为800W，气相沉积反应的温度为900℃，反应时间为10min，乙炔气体流量为20sccm，所得的石墨烯层厚度为2nm。采用PMMA湿法转移石墨烯层至工作电极图案表面，得到具有石墨烯层的工作电极。

将20mg葡萄糖氧化酶溶解于1mL水中，加入1mL浓度为10mg/mL的聚(N-苯基甘氨酸)水溶液，充分混合后获得聚(N-苯基甘氨酸)-葡萄糖氧化酶混悬液，在4℃下放置12h；取5μL混悬液涂覆在具有石墨烯层的工作电极表面(工作电极表面积为2mm

其中，聚(N-苯基甘氨酸)的制备方法为：配制200mL浓度为0.5mol/L的硫酸水溶液，分别将1.15g N-苯基甘氨酸、0.65g聚乙二醇400和1.02g过氧化苯甲酰加入硫酸溶液中，在30℃下搅拌反应24h。将反应液加入透析袋，在纯化水中透析24h除去无机盐的低聚物，然后过滤除去高聚物，采用薄膜蒸发法除去滤液中的水，得到聚(N-苯基甘氨酸)。

实施例2

一种柔性传感器的制备方法，包括如下步骤：

提供PET基柔性电路板(FPC)，使用丝网印刷在柔性基底层表面印刷工作电极、对电极和导线的图案，并加热固化，印刷的材料为导电碳浆；用导电银浆在柔性基底层印刷参比电极，用FeCl

提供铜箔，通过等离子体增强化学气相沉积在铜箔表面制备竖直石墨烯层，等离子体源的功率为600W，气相沉积反应的温度为1000℃，反应时间为15min，乙炔气体流量为30sccm，所得的石墨烯层厚度为1.5nm。采用PMMA湿法转移石墨烯层至工作电极图案表面，得到具有石墨烯层的工作电极。

将10mg葡萄糖氧化酶溶解于1mL磷酸盐缓冲液中，加入1mL浓度为15mg/mL的聚(N-苯基甘氨酸)衍生物水溶液，充分混合后获得聚(N-苯基甘氨酸)衍生物-葡萄糖氧化酶混悬液，在10℃下放置15h；取2μL混悬液涂覆在具有石墨烯层的工作电极表面(工作电极表面积为1mm

其中，聚(N-苯基甘氨酸)衍生物的制备方法为：将41.9mg聚(N-苯基甘氨酸)和27.5mg三(2,2'-联吡啶)二氯化钌加入100mLN-甲基吡咯烷酮中，在氩气保护下，调节温度为120℃，反应3h。反应结束后将反应液冷却至室温，将反应液过滤后干燥得到聚(N-苯基甘氨酸)衍生物。

实施例3

一种柔性传感器的制备方法，包括以下步骤：

提供PET基柔性电路板(FPC)，使用丝网印刷在柔性基底层表面印刷工作电极、对电极和导线的图案，并加热固化，印刷的材料为导电碳浆；用导电银浆在柔性基底层印刷参比电极，用FeCl

提供铜箔，通过等离子体增强化学气相沉积在铜箔表面制备竖直石墨烯层，等离子体源的功率为800W，气相沉积反应的温度为800℃，反应时间为20min，乙炔气体流量为20sccm，所得的石墨烯层厚度为5nm。采用PMMA湿法转移石墨烯层至工作电极图案表面，得到具有石墨烯层的工作电极。

将20mg葡萄糖氧化酶溶解于1mL水中，加入1mL浓度为10mg/mL的聚(N-苯基甘氨酸)水溶液，充分混合后获得聚(N-苯基甘氨酸)-葡萄糖氧化酶混悬液，在4℃下放置12h；取5μL混悬液涂覆在具有石墨烯层的工作电极表面(工作电极表面积为2mm

实施例4

一种柔性传感器的制备方法，包括以下步骤：

提供PET基柔性电路板(FPC)，使用丝网印刷在柔性基底层表面印刷工作电极、对电极和导线的图案，并加热固化，印刷的材料为导电碳浆；用导电银浆在柔性基底层印刷参比电极，用FeCl

提供铜箔，通过等离子体增强化学气相沉积在铜箔表面制备竖直石墨烯层，等离子体源的功率为600W，气相沉积反应的温度为900℃，反应时间为20min，乙炔气体流量为40sccm，所得的石墨烯层厚度为6nm。采用PMMA湿法转移石墨烯层至工作电极图案表面，得到具有石墨烯层的工作电极。

将5mg葡萄糖氧化酶溶解于1mL水中，加入1mL浓度为10mg/mL的聚(N-苯基甘氨酸)衍生物水溶液，充分混合后获得聚(N-苯基甘氨酸)衍生物-葡萄糖氧化酶混悬液，在5℃下放置12h；取4μL混悬液涂覆在具有石墨烯层的工作电极表面(工作电极表面积为2mm