随着糖尿病患者的日益增多,其相应的检测诊断手段受到越来越多人的关注。传统的血糖测量手段需要频繁的指端采血,这为患者带来痛苦与不便的同时,也增加了感染的风险。因此,开发无创连续血糖检测技术成为当下亟需解决的问题。柔性可穿戴设备的出现为无创连续血糖检测的实现开辟了新的研究方向。通过识别易获体液(泪液、汗液、唾液)中的葡萄糖含量,同时借助体液中葡萄糖浓度与血糖的定量关系,可以间接反应血糖水平。所以,基于柔性可穿戴设备的无创连续血糖检测成为当下研究的热点。而在柔性可穿戴设备的构建过程中,其关键核心问题是生物传感器的微型化,在微型化过程中还存在以下问题需要解决。首先,生物传感器表面酶的固定方法对人体必须无毒、无害、无刺激性。其次,设计加工的微型传感器的参比电极材质为Ag,需要进一步氧化氯化,形成Ag Cl/Ag参比电极。最后,设计加工的微型传感器需要具备一定的可嵌入性,当嵌入到适当的基材中,可以实现与人体易获体液的直接接触。基于以上背景,本论文围绕具有可嵌入性的葡萄糖传感器的微型化构筑及其性能评价展开了以下工作。首先基于可穿戴设备构建对酶固定方法的要求,探讨了几种电极表面酶的固定化方法,并评价了相应传感器的检测性能。在此基础上,采用丝网印刷电极模拟了微电极的葡萄糖检测。最后设计加工了柔性微电极,通过恒电流氧化技术实现微电极参比电极的制备。然后将微电极嵌入到角膜接触镜,检测泪液中葡萄糖浓度。具体内容如下:1.基于可穿戴设备构建的GOx固定化方法的筛选本章内容中主要讨论了四种基于可穿戴设备构建的电极表面GOx的固定化方法,通过比较相应传感器的检测性能,来筛选出最佳的固定化方法。实验结果显示:(1)在溶胶-凝胶法,高分子聚合物PMEH固定化、Au纳米粒子吸附法、交联法四种方法中,高分子聚合物PMEH固定GOx构建的葡萄糖传感器响应速度最快,在25 s内能达到电流响应平衡。在0-0.6 m M浓度范围内,响应电流与葡萄糖浓度有着良好的线性关系,最低检出限达到0.05 m M;(2)高分子聚合物PMEH固定GOx构建的葡萄糖传感器有着优异的重复性与稳定性。传感器在放置了3天后,仍能保持最初的检测性能。并且能够显著排除泪液中干扰物质的影响,满足实际应用中对于传感器的性能要求。2.丝网印刷电极模拟微电极对葡萄糖的检测在本章内容中,首先通过氧化氯化银丝模拟微电极中Ag电极的氧化,并探究了氧化后银丝作为参比电极的检测性能。考虑到宏观电极与微电极之间的差异,以及微电极的加工成本较大,我们试图以丝网印刷电极模拟微电极对葡萄糖的检测,探讨酶的固定化方法对于微电极检测性能的影响。实验结果显示:(1)氧化氯化后的银丝作为参比电极时电位稳定,与常规宏观参比电极间的开路电位差在1-1.8 m V之间。作为参比电极进行葡萄糖检测时,取得了良好的检测效果;(2)与常规宏观电极一致,四种方法中,高分子聚合物PMEH固化酶修饰的丝网印刷电极对葡萄糖的检测效果最佳,响应速度最快,在20 s内能达到响应电流平衡,最低检出限达到0.039 m M;(3)通过高分子聚合物PMEH固化法在丝网印刷电极表面修饰GOx得到的传感器具有优异的重复性、稳定性与抗干扰性。3.基于嵌入微电极葡萄糖检测的初步探讨在前两章的基础上,本章首先设计加工了柔性微电极,然后将微电极的准参比电极Ag氧化为Ag Cl,氧化完成后进行了嵌入前葡萄糖的检测实验。最后将微电极嵌入到角膜接触镜中,进行葡萄糖检测。初步实验结果显示:(1)微电极的参比电极经恒电流氧化处理后,与宏观参比电极间的电位差显著减小,并且电位稳定;(2)在未嵌入角膜接触镜前,微电极对0-0.6 m M浓度范围内的葡萄糖溶液具有良好的线性响应,加入葡萄糖溶液后,微电极能在10 s内达到响应电流平衡,最低检出限为0.02 m M;(3)设计加工的微电极可以较好地嵌入到角膜接触镜中,嵌入后,微电极对葡萄糖的加入仍有电流响应,但检测性能有待改善。