[发明专利]一种具有柔弹性的生物传感器及其应用

说明书

本发明公开了一种具有柔弹性的生物传感器，包括工作电极；所述工作电极包括柔弹性导电复合膜基底，以及固定在柔弹性导电复合膜基底表面的酶；所述柔弹性导电复合膜基底由导电纳米体和柔弹性载体组成，本发明还公开了该生物传感器在制备可穿戴生物电子设备中的应用，可实现对生物电信号、生理生化信号的高灵敏采集，具有抗干扰能力强、灵敏度高、不需要外加媒介体等优点。

技术领域

本发明涉及生物传感器技术领域，更具体地，涉及一种具有柔弹性的生物传感器及其应用。

背景技术

随着现代人们生活水平的提高和人口老龄化问题的加剧，人体自身生理生化多指标的即时检测和长期监测技术受到了越来越广泛的关注；发展可穿戴生物医学传感器件，实时监测人体生理生化信号，在日常健康管理、卫生保健及诊疗康复等多个领域中具有重要价值和巨大需求；尽管近年来可穿戴设备在监测人体生命体征如心率等方面取得了一定进展，但是总体而言，目前的可穿戴传感器检测指标单一、检测效率低下，同时检测通量不够，利用已有的生物芯片虽可实现高通量检测，但仍存在较多问题，如生物芯片设备制造成本高、检测过程需额外配设信号检测元件，以及传感器柔弹性较差，难以与皮肤良好接触和实时采集信号等。

发明内容

本发明的主要目的在于克服上述不足之处，提供一种具有柔弹性的生物传感器及其应用。

本发明的技术方案为：

一种具有柔弹性的生物传感器，包括工作电极；所述工作电极包括柔弹性导电复合膜基底，以及固定在柔弹性导电复合膜基底表面的酶；所述柔弹性导电复合膜基底由导电纳米体和柔弹性载体组成。

本发明采用的导电纳米体具有大的比表面积、优良的导电性，柔弹性载体具有优良的可塑性，能够制成各种形状，从而有效提高柔弹性导电复合膜的导电性、延展性和生物相容性。

进一步的，所述导电纳米体和柔弹性载体的质量比为1:9~9:1，所述柔弹性导电复合膜的柔弹性、导电性可根据导电纳米体和柔弹性载体的质量比例进行调整。

进一步的，所述酶包括辣根过氧化物酶、葡萄糖氧化酶、乳酸氧化酶、乙醇氧化酶和胆固醇氧化酶中的一种以上。

进一步的，所述导电纳米体的材料包括金纳米材料、银纳米材料和碳纳米材料中的一种以上。

进一步的，所述柔性载体包括乙烯-醋酸乙烯共聚物、聚二甲基硅氧烷。

进一步的，所述工作电极采用如下步骤制备：

S1、将导电纳米体和柔弹性载体分别均匀分散于良溶剂中，混合、持续超声0.5~1 h，获得导电墨水，通过自组装得到柔弹性导电复合膜基底；

S2、在柔弹性导电复合膜基底表面滴加25~100 μL含有酶的溶液，4~10 ºC 下放置1.5~2 h，经交联反应后酶固定在柔弹性导电复合膜基底表面，制得所述工作电极。

其中，常用的良溶剂为二甲苯、环己烷。

本发明的柔弹性导电复合膜基底生物相容性好，可有效保持固载酶的生物活性。

本发明还提供了一种具有柔弹性的生物传感器在制备可穿戴生物电子设备中的应用。

进一步的，所述可穿戴生物电子设备应用于生物电信号、生理生化信号的采集。

进一步的，所述生理生化信号包括葡萄糖浓度、乳酸浓度、乙醇浓度和胆固醇浓度。

本发明提供的一种具有柔弹性的生物传感器，采用三电极体系(包括工作电极、对电极和参比电极)，或者两电极体系(工作电极和对电极)。所述对电极采用但不限于铂电极或碳电极，所述参比电极采用但不限于Ag/AgCl电极或者饱和甘汞电极。