一种可植入的无酶传感器电极材料及无酶传感器制造技术

本发明专利技术提供了一种可植入的无酶传感器电极材料及无酶传感器，属于生物传感器技术领域。所述电极材料为核壳结构，核芯包括过渡金属和/或过渡金属化合物，所述核芯表面分布有贵金属，壳体包括导电组合物，所述导电组合物为导电聚合物和导电无机物的组合。所述电极材料为三元复合材料，既具有催化活性，也具有较好的导电性和生物相容性；而且所述电极材料具有核壳结构，活性中心不易受到Cl

【技术实现步骤摘要】
一种可植入的无酶传感器电极材料及无酶传感器


[0001]本专利技术属于生物传感器
，具体涉及一种可植入的无酶传感器电极材料及无酶传感器。

技术介绍

[0002]生物传感器包括生物酶传感器和无酶传感器。在生物酶传感器中，酶的活性是决定传感器稳定性、灵敏性的关键因素，但酶在固定过程中容易变性失活，同时酶的活性也容易受周围环境如湿度、温度、pH值以及化学因素的影响，并且酶在固定和使用过程中可能出现泄漏。为了解决这些问题，无酶传感器应运而生。无酶传感器是利用某些具有多个氧化价态的金属、金属氧化物、合金等作为催化材料代替生物酶固定于电极表面来催化氧化待测分析物的传感器。无酶传感器所采用的电极材料对传感器的性能非常关键。
[0003]目前，已有很多对于无酶传感器电极材料的研究。例如专利申请CN201310130841.X公开了一种微型针式无酶葡萄糖传感器电极及其制备方法，该电极是由石墨烯纳米纤维负载的 Pt
‑
Pb 纳米花组成，该电极的制备过程包括以下步骤：静电纺丝法在微型针电极表面制备氧化石墨烯/壳聚糖/金属盐纳米纤维，然后利用超声间歇震荡恒电流电沉积法制备石墨烯纳米纤维负载的 Pt
‑
Pb 纳米花微型针电极。
[0004]无酶传感器电极材料由于具有低成本、较好的催化能力、易于修饰的特点被广泛应用于体外检测细胞、核酸、葡萄糖等领域。但也存在一些问题，一方面，无酶传感器电极材料易受化学环境影响，例如易受到蛋白、电解质、药物、炎症因子等潜在干扰物的影响，因此对检测环境有较高要求。目前的无酶传感器电极材料一般用于体外检测，例如专利申请CN201310130841.X中只进行了简单的体外电化学测试，而用于体内检测特别是体内连续监测领域的报道较少。另一方面，传感器使用环境中的Cl
‑
易在电极表面发生吸附，导致无酶传感器电极材料的活性中心易被Cl
‑
占据，从而使传感器钝化，不利于长期使用；此外，无酶传感器电极材料还存在生物相容性不良的风险。

技术实现思路

[0005]本专利技术是基于专利技术人对以下事实和问题的发现和认识做出的：目前的无酶传感器电极材料一般用于体外检测，用于体内检测特别是连续监测领域的报道较少；而且无酶传感器电极材料的活性中心易被Cl
‑
占据，从而使传感器钝化，不利于长期使用；此外，无酶传感器电极材料存在生物相容性不良的风险，因此，还需要进一步对无酶传感器电极材料进行研究，设计出具备长期监测能力的可植入无酶传感器。
[0006]本专利技术旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本专利技术的实施例提出一种可植入的无酶传感器电极材料及无酶传感器。所述电极材料具有核壳结构，核芯包括过渡金属和/或其化合物，主要起到催化的作用，所述核芯的表面分布有贵金属，主要起到促进催化活性的作用，壳体则包括由导电聚合物和导电无机物组成的导电组合物，一方面起到保护催化活性中心的作用，另一方面起到增加生物相容性和提高导电性
的作用，所述电极材料制成的无酶传感器具备可植入、可长期监测、不易钝化的特点。
[0007]本专利技术实施例的可植入的无酶传感器电极材料为核壳结构，核芯包括过渡金属和/或过渡金属化合物，所述核芯表面分布有贵金属，壳体包括导电组合物，所述导电组合物为导电聚合物和导电无机物的组合。
[0008]本专利技术实施例的可植入的无酶传感器电极材料带来的技术效果包括：（1）所述电极材料具有核壳结构，核芯包括过渡金属和/或过渡金属化合物，起到催化的作用，同时，核芯的表面还分布有贵金属，所述贵金属起到促进催化活性的作用，两者相互作用，提高了所述电极材料的催化活性；（2）所述电极材料具有核壳结构，所述壳体可以保护催化活性中心，一方面减少蛋白、电解质、药物、炎症因子等潜在干扰物对活性中心的影响，使得所述电极材料能够在体内使用，能够用于体内尿酸、胆固醇、血糖、乳酸、细菌、寄生虫、病毒、Na
+
、K
+
、Ca
2+
、Fe
2+
、Mg
2+
等分析物的传感检测，另一方面所述壳体可以保护催化活性中心不被Cl
‑
占据，不易钝化，从而具备较长的使用周期；（3）所述电极材料具有核壳结构，所述壳体包括导电组合物，所述导电组合物可以增加生物相容性，使得所述电极材料适用于体内长期监测；（4）所述导电组合物由导电聚合物和导电无机物共同组成，两者协同作用，进一步提高所述电极材料的导电性，促进催化活性中心和电极表面的电子传输，提高传感器的灵敏度。
[0009]在一些实施例中，以所述电极材料的总重量为100%计，所述过渡金属和/或过渡金属化合物的质量分数为40
‑
70%，优选为50
‑
60%，例如40%、45%、50%、55%、60%、65%、70%或任意两者之间的范围；所述贵金属的质量分数为10
‑
40%，优选为 20
‑
30%，例如10%、15%、20%、25%、30%、35%、40%或任意两者之间的范围；所述导电聚合物的质量分数为5
‑
30%，优选为10
‑
20%，例如5%、8%、10%、15%、20%、25%、30%或任意两者之间的范围；所述导电无机物的质量分数为2
‑
20%，优选为5
‑
15%，例如2%、4%、6%、8%、10%、12%、15%、20%或任意两者之间的范围。
[0010]在一些实施例中，所述过渡金属包括铜、镍、钴、锌、铁、钼中的至少一种；所述过渡金属化合物包括铜、镍、钴、锌、铁、钼的氧化物、硫化物、氮化物、钨酸盐中的至少一种。
[0011]在一些实施例中，所述过渡金属为铜和/或镍。
[0012]在一些实施例中，所述过渡金属化合物包括氧化铜、氧化亚铜、硫化铜、氧化镍、钨酸镍、四氧化三钴、氮化钴、氧化锌、羟基氧化铁、二硫化钼中的至少一种。
[0013]在一些实施例中，所述过渡金属化合物包括氧化铜、氧化镍、钨酸镍、氮化钴中的至少一种。
[0014]在一些实施例中，所述过渡金属化合物为氧化铜和/或氧化镍。
[0015]在一些实施例中，所述过渡金属和/或所述过渡金属化合物的结构为线形、菱形、球形、立方体、八面体、十二面体或花形。
[0016]在一些实施例中，所述过渡金属和/或所述过渡金属化合物的结构为球形、立方体或八面体。
[0017]在一些实施例中，所述过渡金属和/或所述过渡金属化合物的粒径为100
‑
1000nm，例如100nm、200nm、400nm、600nm、800nm、1000nm或任意两者之间的范围。
[0018]在一些实施例中，所述贵金属为金或铂。
[0019]在一些实施例中，所述贵金属为铂。
[0020]在一些实施例中，所述贵金属为线形、菱形、球形或立方体。
[0021本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种可植入的无酶传感器电极材料，其特征在于，所述电极材料为核壳结构，核芯包括过渡金属和/或过渡金属化合物，所述核芯表面分布有贵金属，壳体包括导电组合物，所述导电组合物为导电聚合物和导电无机物的组合。2.根据权利要求1所述的可植入的无酶传感器电极材料，其特征在于，以所述电极材料的总重量为100%计，所述过渡金属和/或所述过渡金属化合物的质量分数为40
‑
70%，所述贵金属的质量分数为10
‑
40%，所述导电聚合物的质量分数为5
‑
30%，所述导电无机物的质量分数为2
‑
20%。3.根据权利要求1所述的可植入的无酶传感器电极材料，其特征在于，所述过渡金属包括铜、镍、钴、锌、铁、钼中的至少一种；所述过渡金属化合物包括氧化铜、氧化亚铜、硫化铜、氧化镍、钨酸镍、四氧化三钴、氮化钴、氧化锌、羟基氧化铁、二硫化钼中的至少一种。4.根据权利要求1所述的可植入的无酶传感器电极材料，其特征在于，所述贵金属为金或铂。5.根据权利要求1所述的可植入的无酶传感器电极材料，其特征在于，所述过渡金属和/或所述过渡金属化合物的粒径为100
‑
1000nm，所述贵金属的粒径为10
‑

【专利技术属性】
技术研发人员：赵平，王智华，
申请(专利权)人：北京深纳普思人工智能技术有限公司，
类型：发明
国别省市：