[發(fā)明專利]一種基于多通道微針陣列的血糖傳感電極及制備方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202210983530.7
• 申請(qǐng)日: 2022-08-16
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN115326896A
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-11-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳惠琄;沈知然;劉繁茂;謝曦
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中山大學(xué)
• 主分類號(hào): G01N27/30
• 分類號(hào): G01N27/30;G01N27/327;G01N27/48;B33Y80/00;A61B5/1486;A61B5/145
• 代理公司: 北京市隆安律師事務(wù)所 11323
• 代理人: 辛長(zhǎng)勝

1.一種基于多通道微針陣列的血糖傳感電極，其特征在于，包括：微針陣列基體以及附著在微針陣列基體表面的柔性墊片，微針陣列基體及柔性墊片均通過(guò)原位打印工藝制成，且柔性墊片設(shè)有與微針陣列相對(duì)應(yīng)的鏤空?qǐng)D案陣列；

微針陣列基體包括含有微針陣列的襯底、附著在微針陣列表面的功能化修飾層和連通每根微針的圖案導(dǎo)電層，功能化修飾層將微針陣列修飾為包括對(duì)電極、工作電極和參比電極的測(cè)量血糖酶類傳感器，圖案導(dǎo)電層排布在襯底表面，圖案導(dǎo)電層將每根微針的信號(hào)進(jìn)行單獨(dú)傳輸。

2.如權(quán)利要求1所述的血糖傳感電極，其特征在于，含對(duì)電極的基片、含工作電極的基片及含參比電極的基片在左右方向拼接形成微針陣列基體，任一基片的尺寸為(0.5×1.5)-(1.5×4.5)mm，任一基片的微針陣列中微針數(shù)量為2-15根，微針的針尖長(zhǎng)度為600-800μm，每根微針的寬度為100-300μm，任一基片的相鄰兩根微針的間距為100-300μm。

3.如權(quán)利要求2所述的血糖傳感電極，其特征在于，對(duì)電極的功能化修飾層為導(dǎo)電碳材料層，參比電極的功能化修飾層為依次附著的導(dǎo)電碳材料層和銀/氯化銀油墨層，工作電極的功能化修飾層為依次附著的導(dǎo)電碳材料層、含葡萄糖氧化酶的血清蛋白層以及聚氨酯層，導(dǎo)電碳材料層的厚度≤400μm。

4.如權(quán)利要求1所述的血糖傳感電極，其特征在于，微針陣列基體與柔性墊片之間還包括絕緣隔離層，絕緣隔離層的材質(zhì)為光固樹(shù)脂，絕緣隔離層的形狀與柔性墊片一致，絕緣隔離層的厚度為1-5μm。

5.如權(quán)利要求1所述的血糖傳感電極，其特征在于，圖案導(dǎo)電層的厚度為0.5-5μm，線寬為0.5-5μm。

6.一種制備如權(quán)利要求1-5任一所述血糖傳感電極的方法，其特征在于，包括如下步驟：

預(yù)設(shè)微針陣列的排布，采用樹(shù)脂材料，通過(guò)光硬化樹(shù)脂數(shù)字光處理3D打印制備襯底；

對(duì)微針陣列進(jìn)行電暈處理，通過(guò)噴墨打印在微針陣列表面噴涂制備功能化修飾層，將微針陣列分別修飾為包括對(duì)電極、工作電極和參比電極的測(cè)量血糖酶類傳感器；

預(yù)設(shè)與微針陣列排布相對(duì)應(yīng)的導(dǎo)電圖案的形狀，采用導(dǎo)電碳材料在襯底表面噴墨打印圖案導(dǎo)電層；

采用納米銀粘性水凝膠的墨水材料，通過(guò)噴墨打印制備柔性墊片，形成基于多通道微針陣列的血糖傳感電極。

7.如權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，通過(guò)噴墨打印在微針陣列表面噴涂制備功能化修飾層，將微針陣列分別修飾為包括對(duì)電極、工作電極和參比電極的測(cè)量血糖酶類傳感器，具體包括：

采用導(dǎo)電油墨噴涂在微針陣列表面，低溫?zé)Y(jié)后形成導(dǎo)電碳材料層，其中，導(dǎo)電油墨的溶質(zhì)為碳材料，溶劑為水或有機(jī)溶劑，溶質(zhì)與溶劑的比例為(1：1)-(1：10)，導(dǎo)電油墨的粘度為1-30cP，碳材料為多壁碳納米管、單壁碳納米管和石墨烯的至少一種，噴涂的速度為1–500m·min^-1，低溫?zé)Y(jié)的溫度≤120℃；

將微針陣列基體劃分為左基體、中基體及右基體，在左基體的導(dǎo)電碳材料層的表面噴涂銀/氯化銀油墨層；

在中基體的導(dǎo)電碳材料層表面依次噴涂含葡萄糖氧化酶的血清蛋白層和聚氨酯層；

右基體得到微針陣列表面附著導(dǎo)電碳材料層的對(duì)電極，左基體得到微針陣列表面依次附著導(dǎo)電碳材料層和銀/氯化銀油墨層的參比電極，以及中基體得到微針陣列表面依次附著導(dǎo)電碳材料層、血清蛋白層和聚氨酯層的工作電極。

8.如權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，在中基體的導(dǎo)電碳材料層表面依次噴涂含葡萄糖氧化酶的血清蛋白層和聚氨酯層，具體包括：

采用噴墨打印工藝在中基體的導(dǎo)電碳材料層表面噴涂含葡萄糖氧化酶的血清蛋白層，之后常溫干燥至少8h；

在血清蛋白層的表面噴涂聚氨酯層，常溫干燥至少16h；

其中，血清蛋白層的噴墨墨水由30-100mg/mL的葡萄糖氧化酶溶液、50-200mg/mL的牛血清蛋白溶液和1-5wt％的戊二醛溶液按照體積比1:5:2組成，聚氨酯層的噴墨墨水為3-10wt％的聚氨酯溶液。