前言

糖尿病是由胰腺中胰岛素不足或无效胰岛素引起的慢性疾病。对人体健康构成巨大威胁，诱发心脑血管、微血管疾病，甚至增加癌症风险。糖尿病与血糖水平密切相关，血糖浓度是检测糖尿病的关键指标。因此，准确检测血液中的葡萄糖对糖尿病的诊断具有重要意义。近几十年来，已经开发了各种葡萄糖检测技术，例如电化学方法、电势法、光学方法、红外光谱和表面等离子体共振、比色法和质谱法。在这些方法中，电化学方法由于其简单的设备配置、高灵敏度和可靠性、低检测限和成本效益而引起了相当大的兴趣。电化学葡萄糖传感器可分为酶基传感器和非酶基传感器。基于酶的葡萄糖传感器的检测原理是利用葡萄糖氧化酶和葡萄糖之间的酶促反应，具有高灵敏度和良好的选择性。

研究内容

华中科技大学的研究人员通过简单的一步水热法制备了一种基于双金属镍/铜-多金属硫化物的新型葡萄糖生物传感器(GOD-GA-镍/铜-多金属硫化物-场效应晶体管)。对所制备的传感器及其葡萄糖检测进行了场效应性能测试，并与单金属镍-金属氧化物燃料电池进行了比较。在干扰物质(蔗糖、果糖、尿酸、抗坏血酸、半乳糖和乳糖)存在的情况下，镍/铜-多硫化物-场效应晶体管具有更好的导电性和对葡萄糖的优异的特异性响应，这显示出葡萄糖检测的相当大的潜力。

实验方法

在预先制备的场效应晶体管器件的衬底上原位生长大而均匀的镍/铜多金属氧化物薄膜作为沟道层，并用葡萄糖氧化酶进行修饰。为了固定酶和提高传感灵敏度，戊二醛被用作葡萄糖氧化酶和多器官功能衰竭之间的连接物。同时，将镍离子和铜离子的浓度摩尔比从1:7改为1:1、7:1、20:1和30:1，以研究其对双金属膜燃料电池性能的影响。将6.6克NiCl2.6H2O (0.028毫摩尔)和1.0克CuSO4.5H2O (0.004毫摩尔)溶解在5毫升去离子水中，得到摩尔比为7∶1的镍金属离子和铜金属离子的混合溶液，然后在搅拌下滴加0.3毫升NH3⋅H2O。将10.0毫克HATP⋅6HCl (0.028毫摩尔)溶解在5毫升去离子水中，并将制备的具有混合金属离子的溶液缓慢加入配体溶液中。此外，制备了不同投料摩尔比为1:7、1:1、10:1、20:1和30:1的双金属镍/铜多金属氧化物燃料电池。

葡萄糖传感器的制作、改进和原理示意图。

(1)    镍-多金属硫化物、铜-多金属硫化物和镍/铜-多金属硫化物的PXRD光谱、(2)傅里叶变换红外光谱和(3)XPS光谱(7:1)。铜金属氧化物燃料电池和镍/铜金属氧化物燃料电池中的镍2p(7:1)(上)和镍金属氧化物燃料电池和镍/铜金属氧化物燃料电池中的铜2p(7:1)(下)的高分辨率电子能谱。

GOD-GA-Ni/Cu-MOFs (7:1)-FET在1uM–50uM范围内的葡萄糖浓度测试曲线，固定Vgs = 0.1V，Vds = 0.1V。

结论

总之，采用简单的原位方法制备了一种以双金属膜为沟道层的葡萄糖传感器。当镍离子和铜离子的摩尔比为7: 1时，所制备的传感器具有良好的场效应性能，在1uM-20uM的宽浓度范围内对葡萄糖表现出优异的响应。。尽管GOD-GA-Ni/Cu-MOFs-FET不具有良好的长期稳定性，但由于其良好的特异性、重现性和快速的响应时间，可用作一次性实时葡萄糖传感器。因此，该工作可以为基于双金属多硫化物的场效应管型生物传感器的进一步研究铺平道路。

https://doi.org/10.1016/j.bios.2020.112736。