[发明专利]一种聚吡咯-F127纳米复合材料及其在制备用于全血检测的电化学传感器中的应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种可直接应用于全血检测的电化学传感器。它通过制备出具有良好血液相容性的聚吡咯-F127纳米复合材料并将其修饰在电极表面，设计出新颖的能够直接检测全血中葡萄糖浓度的电化学传感器，实现了生物传感器全血检测的可能。

技术背景

正常血液化学成分，包括蛋白质、脂类、糖类、非蛋白氮、无机盐，以及其他物质如胆红素、酮体、酶、激素和维生素等。这些成分的浓度，反映了机体内各种代谢的状况。对于健康机体来说，各种化学物质都有一定的正常值。如果在正常值范围之外，增多或减少，指示着机体内某种物质代谢的失常，即病理状态。因此，血液化学成分的测定对于临床诊断疾病，判断预后和制定防治措施建立科学依据，有着非常重要的意义。比如糖尿病患者频繁的血糖检测、肝病患者的血常规检测，甚至血液检查也是查出早期癌症的重要手段，通过检测血液中各种肿瘤标志物指标是否升高可发现、鉴别各种恶性肿瘤。综合近年来国内外文献报道，目前血液检测样品的处理与检测，主要包括两种，一种是血清检测，通过离心分离出血清，再进行检测；另一种是取血样后直接在全血中进行检测。血清检测有着繁琐的样品处理过程，从取血到检测耗时较长，血液成分的新陈代谢发生变化从而不能作为实时检测的依据，同时血清检测需要离心设备这就大大限制了广泛使用的可能；而全血检测同样也存在弊端，采血时由于过度挤压导致组织液的混入污染样品，影响检测结果。

目前世界上许多国家都在投入巨额资金来发展“生物传感器平台（Biosensor Platform）”这种新型治疗诊断技术。它作为将诊断和治疗疾病结合在一起的新兴疗法，既可以降低疾病诊断和医学临床的费用与复杂性，同时还具备提供监测疾病发展和药品疗效成果的能力。这个技术更被医学界视为未来疾病疗程的主流。此外，随着生物传感器技术的不断进步，必然要求不断降低产品成本，提高灵敏度、稳定性和延长寿命。这些特性的改善可以加速生物传感器市场化、商品化的进程。

但当传统的传感器直接与血液接触以检测其中成分时，会因蛋白质、血细胞及微生物吸附等引起表面污染，从而降低灵敏度和使用寿命，因此减小或阻止传感器的表面污染极为重要。在以往的研究中，由于受学科知识所限，制备并使用传感器的大多数分析化学领域研究者没有将传感器表面的抗凝血技术应用作为研究重点，而是选择了血液样品的离心分离处理，以减小传感器电极表面的生物污染，但是这样的生化分析过程存在检测误差比较大，灵敏度不高，同时需要专门的离心设备，这些对于在线快速监测都存在很大的不便。

随着现代学科交叉机制的发展，利用一些具有抗生物污垢性的材料对传感器的表面进行修饰来解决这个应用于全血中的生物传感器表面生物污染的关键科学问题已成为当今生物传感器研究领域的热点。目前已有大量关于利用金属纳米粒子以及碳纳米管改善生物酶蛋白与传感器的结合状况的研究报道。金属纳米粒子具有高比表面积、高活性、强吸附力及高催化效率等优异特性，可在增加酶蛋白的吸附量和稳定性的同时提高酶蛋白的催化活性，使酶蛋白电极的电流响应灵敏度得到大幅度的提高。但是无论是金属纳米粒子，还是碳纳米管，都会对血浆中重要凝血因子纤维蛋白原表现出非特异性吸附行为，从而造成电极表面的生物污垢。

本发明通过制备一种具有抗生物污垢性的聚吡咯-F127纳米复合材料并修饰在传感器的表面，利用其能防止血液成分在对电极表面的非特异性吸附同时又能防止生物污垢的性能，解决了传统传感器直接应用于血液检测所遇到的表面生物污染问题的同时，此类新型生物传感器的电极响应灵敏度也将大大提高，值得作进一步的探索研究。

发明内容

针对上述技术背景中所提及的电化学传感器全血检测的必要和重要性，本发明目的在于提供一种具有抗生物污垢性的聚吡咯-F127纳米复合材料的制备技术，并将其修饰在电极表面，设计出新颖的能够直接检测全血中葡萄糖浓度的电化学传感器，实现了生物传感器全血检测的可能。

本发明通过以下技术方案来实现：

一种聚吡咯-F127纳米复合材料，是通过下述方法制得：将F127充分溶解于去离子水中，加入FeCl₃·6H₂O（0.9g），快速搅拌下后用加入吡咯试剂，0～5℃反应6h后转入透析袋（MWCO=14400）中透析，以去除Fe³⁺、Fe²⁺和过量的F127，最终得到黑色的聚吡咯-F127纳米复合材料。

聚吡咯-F127纳米复合材料在制备用于全血检测的电化学传感器中的应用。