[發明專利]一種柔性可拉伸葡萄糖傳感器及其制備方法和應用

有效

• 申請號: 201710138423.3
• 申請日: 2017-03-09
• 公開（公告）號: CN108572208B
• 公開（公告）日: 2023-10-03
• 發明（設計）人: 王充;楊燦燦;于喆
• 申請（專利權）人: 深圳先進技術研究院
• 主分類號: G01N27/327
• 分類號: G01N27/327;A61B5/1486
• 代理公司: 北京品源專利代理有限公司 11332
• 代理人: 鞏克棟;侯桂麗

本發明涉及一種柔性可拉伸葡萄糖傳感器及其制備方法和應用，所述柔性可拉伸葡萄糖傳感器包括柔性基底，所述柔性基底上依次設有金屬電極層和銦金屬薄膜層，在所述銦金屬薄膜層上設有離散的金屬氧化物顆粒，在金屬氧化物顆粒的外表面包附有葡萄糖氧化酶；本發明在柔性基底上利用微裂紋結構的金屬薄膜作為電極通過銦金屬緩沖層實現了在低溫條件下與金屬氧化物的復合，從而使該傳感器可以在大尺度應變下使用，提高了傳感器的電學性能，并實現了與皮膚和器官組織的共形貼合，具有重要的應用價值。

技術領域

本發明涉及電流測定式連續葡萄糖監測傳感器技術領域，具體涉及一種生物傳感器，尤其涉及一種柔性可拉伸葡萄糖傳感器及其制備方法和應用。

背景技術

隨著社會的不斷進步，人們生活水平的不斷提高，生活節奏不斷地加快，人們生存壓力的不斷增加，糖尿病逐漸變成了一種常見病和多發病。雖然糖尿病通過藥物治療及飲食調整可以得到暫時控制，但至今醫學上還很難根治此病。糖尿病是以高血糖為特征的代謝性疾病，由于胰島素分泌缺陷或其生物作用受損而導致高血糖，長期存在的高血糖狀態會引起全身多系統的代謝障礙，導致大血管和微血管的病變，出現嚴重的心、腦、腎、眼、神經等的并發癥，以致危及生命。因此，對糖尿病患者以及易患高危人群的血糖實時監測具有至關重要的作用。植入式傳感器實現了與生物體的信息交互，從而實現對生理指標的監測。與穿戴式等體外方式不同，植入式器件在獲取更為精細的生理活動信息的同時，不可避免的需要與生物組織和器官直接接觸，因此植入式傳感器需要同時兼顧到信息交互能力以及生物安全性。

目前針對植入式應用，如WO2006029293A1，公開了一種血液接觸傳感器，其包括一個傳感器及其裝配工具，裝配工具有一個傳感器終端，其固定在傳感器上，以及裝配工具時適合于靜脈流裝置聯合使用，其存在的問題在于傳感器柔性可拉伸性能差，無法做到與器官共形貼合。此外還有CN101530327A，公開了一種皮下組織實時監測用針狀電流測定式葡萄糖傳感器，其包括一個針狀式參考電極和至少一個針狀式工作電極，工作電極由里至外依次為導電層、高分子材料內膜層、酶膜層、高分子材料控制擴散層，該傳感器雖然是植入式應用，但是其通過剛性針狀式電極直接植入皮下組織，導致植入皮下組織時創傷大。

面對柔性化葡萄糖傳感器，技術人員也做了很多努力，如CN105943058A、CN205758571U，均公開了柔性電化學電極的連續葡萄糖監測傳感器及其制備方法，其直接以化學鍍金薄膜兩面的金層分別作為工作電極與參比-對電極，并在設定的工作電極表面電沉積花瓣狀鉑納米顆粒作為催化層，然后電泳沉積碳納米管/Nafion網孔層作為抗干擾層，并在其上通過靜電吸附形成酶生化敏感層。該工藝初步實現了柔性化，但是卻不具備拉伸性，無法與皮膚和器官組織實現共形貼合。

現有技術中，柔性傳感器以柔性聚合物薄膜為基底，在其上印刷碳電極或沉積金電極，通過電極的層層組裝或平面錯位排布形成電化學三電極檢測系統；或者直接利用極細的金屬線實現。但這些方法大都由于很難實現在低溫條件下貴金屬電極與高質量金屬氧化物的復合，因此酶吸附效率低，很難提高傳感器的靈敏度，另外在金屬與金屬氧化物復合體系中大多為剛性系統而且金屬與金屬氧化物之間的接觸電阻會大大影響傳感器的性能。

因此，如何研發一種在柔性可拉伸使用條件下依然可以穩定使用并具有與皮膚和器官組織良好的共形貼合的柔性葡萄糖傳感器已成為目前的熱點。

發明內容

針對目前存在的問題，本發明的目的在于提供一種柔性可拉伸葡萄糖傳感器及其制備方法和應用，其不僅實現了柔性可拉伸，使其可以在大尺度應變下使用，并且還實現了與皮膚和器官組織的共形貼合，電學性能優良。

為達此目的，本發明采用以下技術方案：

第一方面，本發明提供了一種柔性可拉伸葡萄糖傳感器，其包括柔性基底，所述柔性基底上依次設有金屬電極層和銦金屬薄膜層，在銦金屬薄膜層上設有離散的金屬氧化物顆粒，在金屬氧化物顆粒的外表面包附有葡萄糖氧化酶。