[发明专利]一种用于检测体液pH的传感器及其制备和应用方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于检测体液pH的传感器及其制备和应用方法。

背景技术

人体体液的酸碱度(pH值)可反映多种生化信息。比如创面微环境的pH值可通过影响组织氧释放、血管再生、细菌毒力、酶活性等多个方面影响创面愈合，通过检测和监测pH值，调整创面微环境的酸碱度，有助于促进难愈性创面(创伤、烧伤、压疮、糖尿病相关溃疡)的修复。再如，唾液pH可反映口腔的病理生理状态，低pH与牙本质、牙釉质的腐蚀、粘膜炎症相关，并且可降低口腔钛合金假体表面氧化膜的稳定性及抗腐蚀能力，检测口腔pH值有助于口腔疾病的早期防治。此外，胃液的pH值检测可反映部分胃肠疾病状态及治疗效果，胃液的pH值检测和监测在临床上具备较重要的临床意义。

目前针对体液pH的检测方法有电化学方法和光学方法。电化学方法结果容易受到溶液离子的干扰，而电极容易污染。相较于电化学方法，光学方法更适于pH的检测。检测唾液pH的光学方法包含荧光法和化学发光法。荧光和化学发光法中，需要较复杂的光路系统，并且对检测环境有要求。相较于荧光和化学发光法，基于局部等离子体共振原理的生物传感器具有高通量，检测所需仪器简单，结果可靠，价格便宜等优点。

金属纳米结构具有独特的光、电、磁性质，适于制作LSPR(Localized Surface Plasmon Resonance，局部表面等离子体共振)生物传感元件。在纳米结构外包覆敏感的介电材料可以用来检测多种分子，因此在移动医疗和快速检测领域具有潜在的应用价值。而纳米结构作为LSPR传感元件，用于监测除血液以外的体液中分子或离子浓度的应用鲜有报道。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于检测体液pH的传感器及其制备和应用方法。

本发明所采取的技术方案是：

一种用于检测体液pH的传感器，包括金属纳米结构基底，金属纳米结构基底外包裹有氢离子浓度敏感材料层。

金属纳米结构基底为纳米金属颗粒基底、纳米金属锥有序阵列基底中的其中一种。

氢离子浓度敏感材料层的厚度为5nm～20μm。

氢离子浓度敏感材料层为聚苯胺层、聚吡咯层、聚丙烯酸层中的至少一种。

上述一种用于检测体液pH的传感器的制备方法，是通过化学氧化法，在金属纳米结构基底上沉积氢离子浓度敏感材料层。

制备方法中，化学氧化法为溶液聚合法或乳液聚合法。

制备方法中，金属纳米结构基底是将光学透明基底浸泡在纳米金属颗粒溶液后得到的，或者是将纳米金属锥有序阵列经表面活性剂溶液活化处理后得到的。

一种用于检测体液pH的集成器件，包括上述的一种用于检测体液pH的传感器、发光二极管光源和薄膜晶体管检测器。

一种检测体液pH的方法，是使用上述的一种用于检测体液pH的集成器件检测体液的pH变化。

体液为创面渗出液、唾液、胃液中的其中一种。

本发明的有益效果是：

本发明基于局部等离子体共振原理的生物传感器具有高通量、检测仪器简单、结果可靠和价格便宜等优点，通过将氢离子浓度敏感的材料层包被于金属纳米结构上，可用于人体体液(如创面渗出液、唾液、胃液等)pH的快速检测和监测。本发明的传感器制备技术简单、成本低廉且可集成，适用于大批量生产。

附图说明

图1是实施例2制得的传感器结构示意图；

图2是实施例2的传感器表面的扫描电镜图；

图3是实施例2的传感器对pH的响应图。

具体实施方式

一种用于检测体液pH的传感器，包括金属纳米结构基底，金属纳米结构基底外包裹有氢离子浓度敏感材料层。

优选的，金属纳米结构基底为纳米金属颗粒基底、纳米金属锥有序阵列基底中的其中一种；进一步优选的，金属纳米结构基底为纳米金颗粒基底或铝纳米锥有序阵列基底。

氢离子浓度敏感材料层的厚度为5nm～20μm。

优选的，氢离子浓度敏感材料层为聚苯胺层、聚吡咯层、聚丙烯酸层中的至少一种；进一步优选的，氢离子浓度敏感材料层为聚苯胺层。

上述一种用于检测体液pH的传感器的制备方法，是通过化学氧化法，在金属纳米结构基底上沉积氢离子浓度敏感材料层。

制备方法中，优选的，化学氧化法为溶液聚合法或乳液聚合法。

进一步的，当化学氧化法为溶液聚合法时，是将金属纳米结构基底浸泡在含有氢离子浓度敏感材料单体、引发剂和介质溶液中反应，制得用于检测体液pH的传感器。