[发明专利]一种用于生物分子检测的导电高分子微针电极及其制备方法

说明书

本发明涉及一种用于生物分子检测的导电高分子微针电极及其制备方法。用于生物分子检测的导电高分子微针电极是电极与微针的一体化电极产品，由高分子固体微针、惰性金属层、固定有生物活性分子的导电高分子薄膜构成。在聚合物微针上电化学沉积一层导电高分子膜，利用微针刺入皮下，实现生物电信号的采集，具有高效、无痛的特点。本发明将生物活性成分固定在导电高分子膜中，对待检测生物分子进行特异性识别，极大地提高了电信号的灵敏度。本发明所述的导电高分子微针电极制备工艺简单，价格低廉，刺入皮肤后，导电高分子有良好的生物相容性且不溶于体内，有利于生物分子的实时检测和长时间连续监测。

技术领域

本发明属于生物电信号检测技术领域，具体来说，涉及一种用于生物分子检测的导电高分子微针电极及其制备方法，所述电极由高分子固体微针、惰性金属层、固定有生物活性分子的导电高分子膜层构成。

背景技术

近年来，随着微机电系统(MEMS:Micro-Electro-Mechanical Systems)技术的不断发展和成熟，使得微传感器的应用范围不断扩大，广泛应用于医学、环境检测等领域，基于微加工工艺的针型微电极的研究也随之迅速发展。

目前用于生物分子检测的电极在信号采集中遇到的难点有(1)生物电信号弱；(2)信号源阻抗高，生物体与电极间的界面复杂，极化、噪音和干扰等不稳定因素不易控制。如何解决这些难点，提高生物电信号的灵敏度，提高信噪比以及拓展其应用范围是生物电极研究领域的核心。

刺入式微针电极有效解决了皮肤高阻抗问题，实现了生物电信号的采集，例如专利CN103263727、CN102727992A、US20100130940和CN1415385A，其主要采用的是金属微针电极，其力学性能好，易刺穿皮肤的致密角质层，但金属材料电极生物相容性不好，长期刺入皮肤会引起皮肤过敏、发炎，而且身体的排异作用会促使白细胞大量富集在微针表面，影响生物电信号的采集，且制备工艺复杂、成本高、结构设计和应用的灵活性低。

因此，为了克服微针电极信号采集和电极材料生物相容性的问题，需要制备一种生物相容性好，灵敏度高的微针电极。导电高分子在掺杂剂作用下具有良好的导电性能，将生物活性分子固定在导电高分子上，生物活性分子不会变性或失活，其能特异性识别生物分子，有效的提高电信号的灵敏度。导电高分子微针电极是微针和电极的一体化产品，利用微针刺入皮肤，同时实现生物电信号的采集。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供了一种用于生物分子检测的导电高分子微针电极及其制备方法。

一种用于生物分子检测的导电高分子微针电极，其特征在于，包括：高分子固体微针、惰性金属层和固定有生物活性分子的导电高分子薄膜层。导电高分子膜中的生物活性分子可对待检测生物分子特异性识别，从而高灵敏地采集特异性反应过程中产生的电流、电压、电感及电量信号，通过外接电路将采集到的信号传递给信息记录处理系统，从而实现对生物分子含量的检测和连续监测。

优选的，所述微针电极的灵敏度是通过改变微针材料、微针长度、微针底部直径、微针长径比、微针之间的距离以及导电高分子膜厚度中的一种或多种来实现的。

优选的，所述高分子固体微针的针体和底座由生物可降解的高分子材料一体化成型制成；所述高分子固体微针的材料包括聚乳酸、左旋聚乳酸和聚羟基乙酸中的一种或多种；所述的高分子固体微针的针体长度在200-1000微米之间；所述的高分子固体微针的底座直径在10-800微米之间。

优选的，所述惰性金属层通过溅射、喷涂、浸涂和沉积中的一种方法制备得到，包括金、银、铂、钯、铱和氧化铟锡中的一种或多种，所述惰性金属层的厚度在1-10微米之间，制作方法为在固体微针底座上覆盖一层掩膜，只在微针针体和底座上掩膜未覆盖的区域涂覆有惰性金属层，所述的涂覆在微针底座上的惰性金属层包括用于外接电路的触点或导电线路。