[發(fā)明專利]一種用于檢測體液pH的傳感器及其制備和應用方法

在審

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• 申請日: 2017-10-11
• 公開（公告）號: CN107941778A
• 公開（公告）日: 2018-04-20
• 發(fā)明（設計）人: 周翠萍;董茂龍;何琳
• 申請（專利權）人: 南方醫(yī)科大學南方醫(yī)院
• 主分類號: G01N21/65
• 分類號: G01N21/65
• 代理公司: 廣州嘉權專利商標事務所有限公司44205
• 代理人: 胡輝

技術領域

本發(fā)明涉及一種用于檢測體液pH的傳感器及其制備和應用方法。

背景技術

人體體液的酸堿度(pH值)可反映多種生化信息。比如創(chuàng)面微環(huán)境的pH值可通過影響組織氧釋放、血管再生、細菌毒力、酶活性等多個方面影響創(chuàng)面愈合，通過檢測和監(jiān)測pH值，調整創(chuàng)面微環(huán)境的酸堿度，有助于促進難愈性創(chuàng)面(創(chuàng)傷、燒傷、壓瘡、糖尿病相關潰瘍)的修復。再如，唾液pH可反映口腔的病理生理狀態(tài)，低pH與牙本質、牙釉質的腐蝕、粘膜炎癥相關，并且可降低口腔鈦合金假體表面氧化膜的穩(wěn)定性及抗腐蝕能力，檢測口腔pH值有助于口腔疾病的早期防治。此外，胃液的pH值檢測可反映部分胃腸疾病狀態(tài)及治療效果，胃液的pH值檢測和監(jiān)測在臨床上具備較重要的臨床意義。

目前針對體液pH的檢測方法有電化學方法和光學方法。電化學方法結果容易受到溶液離子的干擾，而電極容易污染。相較于電化學方法，光學方法更適于pH的檢測。檢測唾液pH的光學方法包含熒光法和化學發(fā)光法。熒光和化學發(fā)光法中，需要較復雜的光路系統(tǒng)，并且對檢測環(huán)境有要求。相較于熒光和化學發(fā)光法，基于局部等離子體共振原理的生物傳感器具有高通量，檢測所需儀器簡單，結果可靠，價格便宜等優(yōu)點。

金屬納米結構具有獨特的光、電、磁性質，適于制作LSPR(Localized Surface Plasmon Resonance，局部表面等離子體共振)生物傳感元件。在納米結構外包覆敏感的介電材料可以用來檢測多種分子，因此在移動醫(yī)療和快速檢測領域具有潛在的應用價值。而納米結構作為LSPR傳感元件，用于監(jiān)測除血液以外的體液中分子或離子濃度的應用鮮有報道。

發(fā)明內容

本發(fā)明的目的在于提供一種用于檢測體液pH的傳感器及其制備和應用方法。

本發(fā)明所采取的技術方案是：

一種用于檢測體液pH的傳感器，包括金屬納米結構基底，金屬納米結構基底外包裹有氫離子濃度敏感材料層。

金屬納米結構基底為納米金屬顆粒基底、納米金屬錐有序陣列基底中的其中一種。

氫離子濃度敏感材料層的厚度為5nm～20μm。

氫離子濃度敏感材料層為聚苯胺層、聚吡咯層、聚丙烯酸層中的至少一種。

上述一種用于檢測體液pH的傳感器的制備方法，是通過化學氧化法，在金屬納米結構基底上沉積氫離子濃度敏感材料層。

制備方法中，化學氧化法為溶液聚合法或乳液聚合法。

制備方法中，金屬納米結構基底是將光學透明基底浸泡在納米金屬顆粒溶液后得到的，或者是將納米金屬錐有序陣列經表面活性劑溶液活化處理后得到的。

一種用于檢測體液pH的集成器件，包括上述的一種用于檢測體液pH的傳感器、發(fā)光二極管光源和薄膜晶體管檢測器。

一種檢測體液pH的方法，是使用上述的一種用于檢測體液pH的集成器件檢測體液的pH變化。

體液為創(chuàng)面滲出液、唾液、胃液中的其中一種。

本發(fā)明的有益效果是：

本發(fā)明基于局部等離子體共振原理的生物傳感器具有高通量、檢測儀器簡單、結果可靠和價格便宜等優(yōu)點，通過將氫離子濃度敏感的材料層包被于金屬納米結構上，可用于人體體液(如創(chuàng)面滲出液、唾液、胃液等)pH的快速檢測和監(jiān)測。本發(fā)明的傳感器制備技術簡單、成本低廉且可集成，適用于大批量生產。

附圖說明

圖1是實施例2制得的傳感器結構示意圖；

圖2是實施例2的傳感器表面的掃描電鏡圖；

圖3是實施例2的傳感器對pH的響應圖。

具體實施方式

一種用于檢測體液pH的傳感器，包括金屬納米結構基底，金屬納米結構基底外包裹有氫離子濃度敏感材料層。

優(yōu)選的，金屬納米結構基底為納米金屬顆粒基底、納米金屬錐有序陣列基底中的其中一種；進一步優(yōu)選的，金屬納米結構基底為納米金顆粒基底或鋁納米錐有序陣列基底。

氫離子濃度敏感材料層的厚度為5nm～20μm。

優(yōu)選的，氫離子濃度敏感材料層為聚苯胺層、聚吡咯層、聚丙烯酸層中的至少一種；進一步優(yōu)選的，氫離子濃度敏感材料層為聚苯胺層。

上述一種用于檢測體液pH的傳感器的制備方法，是通過化學氧化法，在金屬納米結構基底上沉積氫離子濃度敏感材料層。

制備方法中，優(yōu)選的，化學氧化法為溶液聚合法或乳液聚合法。

進一步的，當化學氧化法為溶液聚合法時，是將金屬納米結構基底浸泡在含有氫離子濃度敏感材料單體、引發(fā)劑和介質溶液中反應，制得用于檢測體液pH的傳感器。