[发明专利]一种葡萄糖传感器及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及电化学检测领域，特别是涉及一种葡萄糖传感器及其制备方法。

背景技术

近年来，葡萄糖传感器，尤其是可植入式葡萄糖传感器受到人们的广泛关注。这类传感器在临床应用中具有重要意义，特别是在监测糖尿病方面有重要的应用价值。基于过氧化氢电极的葡萄糖传感器具有很强的吸引力是因为它结构简单、适用于植入式监测。这类传感器的基本原理是，在葡萄糖氧化酶的参与下，氧气将葡萄糖氧化为葡萄糖酸和过氧化氢，然后通过过氧化氢和电极发生电化学反应产生的信号强度来计算葡萄糖的含量。

虽然这类传感器的酶反应的专一性很强，但仍有许多内源性的电化学活性物质，即干扰物，对检测产生影响，如水杨酸、尿酸、对乙酰氨基酚等在传感器的工作电压下容易发生氧化，从而和酶催化产生的过氧化氢一样产生电信号，而这些信号对葡萄糖的检测来说是不真实的，虽然这些可氧化的干扰物在生理溶液中的含量比葡萄糖低，但他们对检测会产生显著的影响。因此，人们做了大量的尝试，希望能降低葡萄糖检测过程中因为干扰物造成的误差，其中一种有效的策略就是在电极表面覆盖一层选择性透过的膜来降低干扰物的透过，许多不同的高分子，各种混合膜或单层膜，基于尺寸选择或极性选择的膜都被引入了葡萄糖传感器，用以排除不同的电化学活性物质。选择性透过膜很有效，但并不能完全消除干扰，一般来说，一些带电荷的干扰物如水杨酸和尿酸，容易被选择性透过膜消除掉，但一些中性的小分子，如对乙酰氨基酚，则很难消除。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种葡萄糖传感器，用于解决现有技术中的问题。本发明通过在葡萄糖传感器的电极表面修饰高分子膜系统，使其能高效的消除包括一些中性小分子在内的干扰物，提高葡萄糖检测的准确度及特异性，并且在体外或体内都具有很好的稳定性。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明第一方面提供一种葡萄糖传感器的构建。所述葡萄糖传感器包括传感器基材，所述传感器基材上设有参比电极、工作电极和对电极，所述工作电极表面设有抗干扰层和酶层，所述抗干扰层的材质选自改性纤维素、Nafion、有机硅烷中的一种或多种的组合。

优选的，所述改性纤维素选自醋酸纤维素（CA）、醋酸丁酸纤维素（CAB）中的一种。

所述醋酸丁酸纤维素的平均分子量在10000-50000之间。

所述醋酸纤维素的乙酰基含量在40%左右。

优选的，所述有机硅烷选自室温固化类硅橡胶，例如常见的加成型硅烷、缩合型硅烷；优选为聚二甲基硅氧烷（PDMS）。

本发明中，在温和条件下能够交联的生物相容性的PDMS均可适用于抗干扰层。比如带羟基、氨基、乙烯基、羧基、硅氢基等活性官能团的PDMS，抗干扰能力可以通过粘度、交联密度、主链取代基及适当的共聚来调控。

优选的，所述工作电极为铂电极。

优选的，所述对电极为铂电极。

优选的，所述参比电极为银/氯化银电极。

优选的，所述各电极（工作电极、对电极、参比电极）互相之间绝缘，并依照对电极、工作电极、参比电极的顺序自传感器的末端至顶端依次排列。

优选的，所述各电极均通过导线与针脚连接。

优选的，所述抗干扰层的厚度为1-10μm。

优选的，所述酶层的厚度为0.5-20um。更优选的，厚度为2-5um。

优选的，所述酶层为葡萄糖氧化酶层。

优选的，所述抗干扰层位于所述工作电极上，所述酶层位于所述抗干扰层上。

更优选的，所述抗干扰层和所述工作电极之间还设有粘合层。

更优选的，所述酶层和抗干扰层之间还设有粘合层。

优选的，所述酶层位于抗干扰层和工作电极之间。

更优选的，所述酶层和抗干扰层之间还设有粘合层。

进一步优选的，所述粘合层的材质为具有粘合能力的无机或有机化合物。

进一步优选的，所述粘合层的材质选自聚乙烯吡咯烷酮（PVP）、氨丙基三乙基硅氧烷（APTES）或有机硅粘合剂（例如主体为含有活性官能团的二甲基硅氧烷聚合物）；优选厚度为1-5μm。

所述聚乙烯吡咯烷酮（PVP）的平均分子量为100000-5000000。

本发明中，粘合层是一类用于改善相邻膜层亲和力的一类物质，也就是说，当相邻膜层亲和力足够时，比如，抗干扰层材料含有一些有利于酶层吸附的基团，可以不使用额外的粘合层。而本领域技术人员亦可根据不同抗干扰层和粘合层的性质，调节获得适当厚度的粘合层。