[发明专利]PVA/PEG复合水凝胶外膜结构的螺旋形可植入式微创葡萄糖传感器的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及生物传感器技术领域，特别涉及PVA/PEG复合水凝胶外膜结构的螺旋形可植入式微创葡萄糖传感器的制备方法。

背景技术

糖尿病史当前威胁全球人类健康的最重要的慢性疾病之一，主要病因是负责分泌胰岛素的胰腺β细胞发生故障，导致无法严格控制血液中的葡萄糖水平。糖尿病会诱发高血压、心血管、肾衰竭、手足坏死、神经紊乱等多种病症，对人的生命健康有极大危害；根据国际糖尿病联盟(IDF)统计，预计到2030 年，全球将近有5.5亿人身患糖尿病，其中在我国，I型糖尿病患者总数在 700-1000万之间；为了维持接近正常的血糖水平(70-120mg/dL)，目前糖尿病患者广泛使用的是手持式血糖仪，每天需要数次刺破手指以获得血液样品，这种方式会给患者带来疼痛和不便，而且无法连续检测体内葡萄糖水平。

目前研究以及市场上出售的产品主要是针形葡萄糖电极，因其易于制造和适合植入的特性而受到广泛关注，如Ahyeon Koh等人设计的超微孔聚氨酯涂覆的针形植入式葡萄糖传感器，但其缺点也较明显：GOD担载量过低导致其使用寿命较短；为了解决此类问题，螺旋式葡萄糖传感器陆续被报道；例如，Yμ等人所制作的线圈式传感器，在体外恒定极化3个月后仍能发挥较好的功能，但在植入体内后便开始失去其敏感性；由于葡萄糖传感器植入损伤而引发的生物污染和排斥反应最终会导致传感器失效，传感器在植入后逐渐丧失功能，主要是因为植入后创口周围组织所引起身体异物反应(FBR)，包括纤维包膜和炎症反应；为了提高植入式葡萄糖传感器的寿命，具有生物相容性涂层的材料，如：基于二氧化硅的复合材料、溶胶-凝胶法涂层、类金刚石碳薄膜、纳米多孔阳极铝膜等被作为涂层研究，所有研究表明这些材料都有作为传感器外膜的潜力而葡萄糖传感器的外部涂层必须在生物体中稳定存在以保证葡萄糖在传感器里的运输，减少蛋白质和其他干扰物的沉积并尽量减少纤维包膜。一些新的材料陆续被尝试用来尽量减少这些影响，其中包括水凝胶、胶原或者是聚乳酸作为保护涂层，使用皮质类固醇抑制免疫反应；而在众多材料中，水凝胶是一种类似于生命组织的材料，其表面不易粘附蛋白质和细胞，在与人体血液、细胞及组织接触时，能表现出良好的生物相容性，其中三维交联聚合网络结构的水凝胶可满足以上要求并在水中溶胀而不溶解；通过这些方法能大大提高传感器在人体内的使用寿命。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种基于PVA/PEG复合水凝胶外膜结构的螺旋形可植入式微创葡萄糖传感器的制备方法。

为达到上述目的，本发明的技术方案如下：

PVA/PEG复合水凝胶外膜结构的螺旋形可植入式微创葡萄糖传感器的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：

(1)螺旋电极的制备；

取长4-7cm的医用级铂铱丝，剥离去除末端1-2cm的特氟隆涂层，在超纯水中超声处理5-10min；用无水乙醇擦拭的镊子将上述铂铱丝沿着皮下注射针头紧密盘旋缠绕5圈-8圈，获得Pt-Ir线圈；

(2)将一小股多孔纤维材料嵌入制备好的上述螺旋线圈内，以提高GOD 担载量；

(3)GOD溶液的制备；

将0.001-0.5g牛血清蛋白和0.001-0.1g葡萄糖氧化酶溶于100-500μL 去离子水中，摇床搅拌均匀，滴入1-10μL的戊二醛，继续搅拌；

(4)取2-15μL搅拌后的GOD溶液滴涂到电极表面，室温自然干燥后，再次取2-15μL搅拌后的GOD溶液滴涂到电极表面，室温环境下干燥至少1h；

(5)将0.01-1g聚氨酯、0.001-0.5g的环氧胶粘剂A以及0.001-0.5g 的环氧胶粘剂B溶于1-10mL四氢呋喃和1-5μL的十二烷基聚四氧乙烯醚中，在摇床上使其混合均匀；

(6)取1-10μLEpoxy-PU溶液滴涂到酶电极上，将涂覆Epoxy-PU的酶电极放置在室温下干燥30min；

(7)将0.05-1g聚氨酯、0.01-0.5g的环氧胶粘剂A以及0.01-0.5g的环氧胶粘剂B溶于1-10mL四氢呋喃中,在摇床上使其混合均匀；

(8)取1-10μL上述配置溶液滴涂到酶电极两端，将涂覆Epoxy-PU的酶电极放置在室温下干燥10-60min，然后放置在10-100℃恒温干燥箱中固化 5-30min；

(9)将2-15g的聚乙二醇和2-15g的聚乙烯醇溶于100-500mL的去离子水中，控温50-200℃加热搅拌2-5h；