[發(fā)明專利]基于智能凝膠多孔硅復(fù)合材料的生物傳感及藥物控釋系統(tǒng)

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200910099160.5
• 申請日: 2009-06-01
• 公開（公告）號: CN101566615A
• 公開（公告）日: 2009-10-28
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 鄔建敏;商云嶺;許爾超
• 申請（專利權(quán)）人: 浙江大學(xué)
• 主分類號: G01N33/15
• 分類號: G01N33/15;G01N21/17;G01N21/45;G01B11/06;C04B41/48;A61K9/00;A61K47/42;A61K47/36;A61K47/34;A61K47/32;A61K47/04
• 代理公司: 杭州求是專利事務(wù)所有限公司
• 代理人: 周 烽

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及智能凝膠與多孔硅復(fù)合材料的制備技術(shù)，尤其涉及一種基于智能凝膠多孔硅復(fù)合材料的生物傳感及藥物控釋系統(tǒng)。

背景技術(shù)

多孔硅屬于半導(dǎo)體納米材料。該材料的制備一般是將單晶硅通過電化學(xué)刻蝕法，化學(xué)刻蝕法，反應(yīng)性等離子氣刻蝕法等方法獲得。經(jīng)過刻蝕的硅片表面呈規(guī)則性多孔結(jié)構(gòu)，其孔徑大小可以在制備過程中加以控制。通常電化學(xué)刻蝕法對硅片表面孔徑有較好的控制能力。調(diào)節(jié)刻蝕液中氫氟酸的濃度，刻蝕介質(zhì)，刻蝕電流及硅片的電阻率可以獲得孔徑不等的多孔硅材料，據(jù)報道，其孔徑可在2-1000nm范圍變化。通過掩膜設(shè)計及光刻技術(shù)，并結(jié)合化學(xué)刻蝕、電化學(xué)刻蝕，及離子氣刻蝕技術(shù)則可以在硅片表面形成規(guī)則及一定形狀的孔道。多孔硅的光學(xué)性質(zhì)已經(jīng)有大量的報道，其中多孔硅的發(fā)光特性已被用于傳感器研究和應(yīng)用領(lǐng)域。此外基于多孔硅對光高反射性能的反射干涉光譜傳感器及其響應(yīng)的原理也已經(jīng)有報道。近年來的研究表明，多孔硅不僅是一種良好的光學(xué)和電子傳感器件，同時也是一種潛在的生物醫(yī)用材料，可用于組織修復(fù)，細胞培養(yǎng)載體，藥物負載材料。英國DERA研究機構(gòu)通過實驗證明了多孔硅相比于本體硅材料具有更好的生物相容性。多孔硅在體內(nèi)代謝的產(chǎn)物也已經(jīng)被證明是無毒的正硅酸鹽。這些基礎(chǔ)性的研究工作開辟了多孔硅在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用。然而，由于多孔硅在體內(nèi)的不穩(wěn)定性，將其直接應(yīng)用于體內(nèi)生理參數(shù)監(jiān)測的埋植式生物傳感器將受到限制。此外多孔硅直接用于藥物載體時對藥物釋放的控制能力較差，其動力學(xué)過程僅受孔道內(nèi)藥物擴散過程控制。基于上述情況，尋找一種即能提高多孔硅在生物體內(nèi)的穩(wěn)定性，又能根據(jù)體內(nèi)生理參數(shù)的變化有效控制多孔硅內(nèi)藥物釋放速率的新方法非常必要。

智能凝膠是一類對外界刺激能產(chǎn)生敏感響應(yīng)的凝膠。外界刺激可以是溫度、pH值、溶劑、電解質(zhì)離子濃度、光、化學(xué)與生物物質(zhì)等。根據(jù)對外界刺激的響應(yīng)情況，智能凝膠分為：溫度響應(yīng)性水凝膠、pH響應(yīng)性水凝膠、光響應(yīng)性水凝膠、壓力響應(yīng)性水凝膠、生物分子響應(yīng)性水凝膠、電場響應(yīng)性水凝膠等。由于智能型凝膠的獨特響應(yīng)性，在化學(xué)記憶元件開關(guān)、傳感器、人造肌肉、化學(xué)存儲器、分子分離體系、活性酶的固定、組織工程、藥物載體等方面具有很好的應(yīng)用前景。20世紀80年代，日本學(xué)者Tanaka開創(chuàng)了智能凝膠對溫度，電磁場，光，pH，溶劑，離子等環(huán)境因素響應(yīng)的系統(tǒng)研究，此后，一些基于智能凝膠的生物醫(yī)學(xué)產(chǎn)品也相繼得到開發(fā)并實現(xiàn)商業(yè)化。如德國的GeSiM公司研制的智能水凝膠微流控閥門已經(jīng)得到商業(yè)應(yīng)用。然而單獨采用智能凝膠作為生物傳感材料或藥物釋放材料也存在諸多缺陷，如凝膠對環(huán)境物理化學(xué)參數(shù)變化作出的溶脹響應(yīng)信號無法被動態(tài)檢測；凝膠對被包埋藥物的強吸附有可能大大降低藥物的釋放量等。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種基于智能凝膠多孔硅復(fù)合材料的生物傳感及藥物控釋系統(tǒng)。

本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)的：一種基于智能凝膠多孔硅復(fù)合材料的生物傳感及藥物控釋系統(tǒng)，它主要由光源、光譜儀、反射光纖探頭、底座、智能凝膠多孔硅復(fù)合材料、有機玻璃片、計算機和蠕動泵組成；其中，有機玻璃片具有液體試樣入口和液體試樣出口，多孔硅片置于有機玻璃片和底座之間，有機玻璃片和底座相連，光源、光譜儀和反射光纖探頭彼此之間通過光導(dǎo)纖維相連，計算機與光譜儀相連，反射光纖探頭置于智能凝膠多孔硅復(fù)合材料上方，蠕動泵與有機玻璃片的液體試樣入口相連。

進一步地，所述智能凝膠多孔硅復(fù)合材料主要由智能凝膠單體或線性高分子在多孔硅表面通過原位聚合或交聯(lián)反應(yīng)覆蓋在其表面上組成；其中，智能凝膠包括丙烯酰胺類凝膠，丙烯酸類凝膠，聚亞氨類凝膠，聚乳酸類凝膠，聚乙烯醇類凝膠，瓊脂糖凝膠，膠原質(zhì)，殼聚糖凝膠，交聯(lián)角蛋白，以及上述凝膠單體的共聚，或共混高分子凝膠，也可以是上述有機高分子與無機材料的復(fù)合凝膠。

本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明可以實現(xiàn)對溶液pH、溫度、離子強度、溶劑、化學(xué)與生化物質(zhì)(酶、底物、抗原、DNA)濃度等一種或多種信號的檢測與分析，同時能夠?qū)崿F(xiàn)對藥物的釋放控制。選擇性高、靈敏度高、結(jié)構(gòu)簡單、成本低，可以實現(xiàn)藥物的選擇性釋放及實時檢測。所制備的材料可用于生物傳感，創(chuàng)傷修復(fù)，藥物控釋，及創(chuàng)傷面感染程度的檢測。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖中，1、光源，2、光譜儀，3、反射光纖探頭，4、液體試樣入口，5、液體試樣出口，6、底座，7、智能凝膠多孔硅復(fù)合材料，8、螺絲，9、有機玻璃片，10、計算機，11、蠕動泵。

具體實施方式