制备用于对流体中存在的分析物电位检测的聚合物膜的方法技术

本发明专利技术涉及一种制备用于对分析物进行电位检测的聚合物膜(10)的方法，该方法包括以下连续步骤：提供一制剂，所述制剂包含溶解的聚合物、离子交换剂、离子载体、溶剂和可选的增塑剂，其中溶剂选自二醇醚及其乙酸酯，和二醇二乙酸酯；将所述制剂沉积在载体上，例如沉积在变换器上；以及蒸发所述溶剂，以形成聚合物膜(10)。(10)。(10)。

Method for preparing polymer films for potential detection of analytes present in fluids

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】制备用于对流体中存在的分析物电位检测的聚合物膜的方法


[0001]本专利技术涉及用于对流体中，更具体的体液中存在的分析物进行电位检测的聚合物膜的一般领域。
[0002]本专利技术涉及制备这种聚合物膜的方法。
[0003]本专利技术还涉及这种聚合物膜。
[0004]本专利技术还涉及用于生产包括这种聚合物膜的工作电极的方法。
[0005]本专利技术可应用于许多工业领域，尤其是用于生产例如用于测定血液中钾浓度的电化学传感器。

技术介绍

[0006]目前，血液中钾的浓度是通过电位法用电化学传感器来测量的。
[0007]该传感器由集电器(导电性轨道)、变换器(例如，用于将溶解离子的活性转化为电位的碳层)和被称为ISE(离子选择性电极)的固体离子选择膜组成。
[0008]使ISE膜与待分析的流体接触，并将目标离子转运到变换器以进行分析。
[0009]通常，ISE膜由包括以下的溶液来获得：
[0010]疏水性聚合物，用作膜的机械基础，并限制水的渗透，
[0011]增塑剂，用于增加聚合物链的流动性，并获得离子在膜内的更好传导，
[0012]用于更好的信号转换的离子交换剂，
[0013]溶剂。
[0014]自20世纪60年代以来，绝大多数开发的传感器都是基于聚氯乙烯(PVC)的ISE膜。然而，由于这种聚合物不是完全惰性的，也不是完全疏水的，所以PVC已经越来越多地被聚氨酯(PU)来替代。
[0015]在Cuartero等人的文章(“Polyurethane Ionophore
‑
Based Thin Layer Membranes for Voltammetric Ion Activity Sensing”,Anal.Chem.2016,88,5649
‑
5654)中，比较了不同聚氨酯、聚苯乙烯、聚丙烯酸酯和PVC膜的性质。为了制备膜，将膜的不同组分溶解在THF中，然后通过旋转沉积来沉积该溶液。用PU制成的膜的机械、物理和/或耐化学性质优于用其他聚合物制成的那些膜。
[0016]Yun等人的文章(“Potentiometric Properties of Ion
‑
Selective Electrode Membranes Based on Segmented Polyether Urethane Matrices”，Anal.Chem.1997,69,868
‑
873)还描述了由单独基于THF的溶液、THF与二甲基甲酰胺(DMF)的混合物的溶液、或单独基于DMF的溶液开发由PU制成的ISE膜。由这些PU和缬氨霉素基质已制备了钾选择性膜。
[0017]在文献WO 91/17432 A1中，通过将其不同组分溶解在THF中获得了基于PVC、PU或PVC/Ac/Al共聚物基质的膜。基于聚氨酯的膜具有与由PVC制得的膜相似的电化学性质。该共聚物膜对玻璃或Si3N4基底有很好的粘附性。这些膜尤其用于形成钾选择性膜。
[0018]用于制造这些不同膜的溶剂几乎全部是四氢呋喃(THF)。这种溶剂是一种极易挥发、易燃和剧毒的化合物。其被分类为CMR(致癌、致突变和生殖毒性)。因此，用这种溶剂实
施的方法需要特定的条件，特别是关于环境和安全风险方面，这使得该方法难以工业化。

技术实现思路

[0019]本专利技术的目的是提出一种制备ISE型膜的方法，该方法限制或消除THF的使用，并能够获得可靠和稳固的膜。
[0020]为了实现这一点，本专利技术提出了一种制备用于对分析物进行电位检测的聚合物膜的方法，所述方法包括以下连续步骤：
[0021]提供一制剂，所述制剂包含溶解的聚合物、离子交换剂、离子载体、可选的增塑剂，以及选自二醇醚及其乙酸酯和亚烷基二醇二乙酸酯的溶剂；
[0022]将制剂沉积在载体上，例如沉积在变换器上；以及
[0023]蒸发溶剂，以形成聚合物膜。
[0024]本专利技术与现有技术的根本区别在于使用的溶剂选自二醇醚、二醇醚乙酸酯或亚烷基二醇二乙酸酯。与THF相比，这种溶剂的毒性较低且挥发性较低，使得电位传感器的生产较小地受限于与环境风险有关的安全预防措施、与实施过程人员的安全有关的安全预防措施和/或与溶剂的易燃风险有关的安全预防措施。此外，由于这些溶剂比THF蒸发得更慢，得到的沉积物更均匀，更好地覆盖载体表面。
[0025]有利地，所述溶剂选自乙二醇单烷基乙酸酯(ethylene glycol monoalkyl acetates)、二乙二醇单烷基醚乙酸酯(diethylene glycol monoalkyl ether acetates)、乙二醇二烷基醚乙酸酯(ethylene glycol dialkyl ether acetates)和二乙二醇二烷基醚乙酸酯(diethylene glycol dialkyl ether acetates)。
[0026]有利地，溶剂为二乙二醇单乙醚乙酸酯。
[0027]有利地，溶剂选自乙二醇二乙酸酯和二乙二醇二乙酸酯。
[0028]有利地，该制剂包括额外的溶剂，由此形成溶剂的混合物，该额外的溶剂小于溶剂的混合物体积的50％。
[0029]有利地，离子载体和离子交换剂对钾离子具有选择性。
[0030]根据第一有利的实施方式，聚合物选自：乙烯基聚合物；聚硅氧烷；聚苯乙烯；乙酸纤维素；聚(乙烯吡咯烷酮)共聚物，诸如聚(乙烯吡咯烷酮
‑
共
‑
乙酸乙烯酯)；(甲基)丙烯酸酯，诸如甲基丙烯酸癸酯
‑
二甲基丙烯酸己二醇酯；以及聚甲基丙烯酸甲酯。
[0031]根据另一特别有利的实施方式，聚合物是聚氨酯。
[0032]本专利技术还涉及用于制备对分析物进行电位检测的聚合物膜的制剂，所述制剂包含溶解的聚合物、离子交换剂、离子载体、可选的增塑剂，以及选自二醇醚及其乙酸酯和亚烷基二醇二乙酸酯的溶剂。
[0033]本专利技术还涉及一种用于对分析物进行电位检测的聚合物膜，该聚合物膜通过上文所限定的方法获得，包括聚合物、离子交换剂、离子载体、可选的增塑剂和痕量的溶剂，所述溶剂选自二醇醚及其乙酸酯和亚烷基二醇二乙酸酯。痕量的溶剂定义为小于溶剂质量的5％。
[0034]有利地，聚合物是聚氨酯。
[0035]本专利技术还涉及一种用于生产工作电极的方法，包括以下连续步骤：
[0036]提供一制剂，所述制剂包含溶解的聚合物、离子交换剂、离子载体、可选的增塑剂
以及选自二醇醚及其乙酸酯和亚烷基二醇二乙酸酯的溶剂；
[0037]提供依次覆盖有集电器和变换器的基底；
[0038]将制剂沉积在变换器上；以及
[0039]蒸发溶剂，以形成聚合物膜。
[0040]有利地，变换器是通过在集电器上沉积含有碳质材料和溶剂的溶液而获得的，其中该溶液的溶剂选自二醇醚及其乙酸酯和亚烷基二醇二乙酸酯本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种制备用于对分析物进行电位检测的聚合物膜(10)的方法，所述方法包括以下连续步骤：提供一制剂，所述制剂包含溶解的聚合物、离子交换剂、离子载体、溶剂和可选的增塑剂，其中所述溶剂选自亚烷基二醇二乙酸酯、二醇醚及其乙酸酯；将所述制剂沉积在载体上，例如沉积在变换器(40)上；以及蒸发所述溶剂，以形成聚合物膜(10)。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述溶剂选自乙二醇单烷基醚乙酸酯、二乙二醇单烷基醚乙酸酯、乙二醇二烷基醚乙酸酯和二乙二醇二烷基醚乙酸酯。3.根据前述权利要求所述的方法，其特征在于，所述溶剂为二乙二醇单乙醚乙酸酯。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述溶剂选自乙二醇二乙酸酯和二乙二醇二乙酸酯。5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其特征在于，所述制剂包括额外的溶剂，由此形成溶剂的混合物，所述额外的溶剂小于所述溶剂的混合物体积的50％。6.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，其特征在于，所述离子载体和离子交换剂对钾离子具有选择性。7.根据权利要求1至6中任一项所述的方法，其特征在于，所述聚合物选自：乙烯基聚合物；聚硅氧烷；聚氨酯；聚苯乙烯；乙酸纤维素；聚(乙烯吡咯烷酮)共聚物，诸如聚(乙烯吡咯烷酮
‑
共
‑
乙酸乙烯酯)；(甲基)丙烯酸酯，诸如甲基...

【专利技术属性】
技术研发人员：梅兰妮，
申请(专利权)人：心肾公司，
类型：发明
国别省市：