一种葡萄糖扩散限制性聚合物外膜及其制备方法和应用技术

本发明专利技术涉及生物传感器技术领域，具体提供了一种葡萄糖扩散限制性聚合物外膜及其制备方法和应用，按照膜干重为100%计，包括：聚氨酯70

【技术实现步骤摘要】
一种葡萄糖扩散限制性聚合物外膜及其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及生物传感器
，具体涉及一种葡萄糖扩散限制性聚合物外膜及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]糖尿病是一种常见的内分泌疾病，因其高发病率和严重的并发症而被列为世界“三大疾病”之一，治疗糖尿病的关键是能快速、准确、稳定地监测病人体内的血糖浓度。基于葡萄糖传感器的持续血糖监测（CGM）系统的研制成功为解决这一难题提供了有效途径。为了提高葡萄糖传感器的线性工作范围和运行稳定性，一种重要的方法就是在葡萄糖传感器的葡萄糖氧化酶表面覆盖一层具有选择透过性的高分子聚合物薄膜作为葡萄糖扩散限制性外膜，使得葡萄糖氧化酶表面的葡萄糖浓度比本体中的葡萄糖浓度低，使葡萄糖分子和葡萄糖氧化酶的催化作用由葡萄糖扩散控制，从而达到提高葡萄糖传感器线性响应范围的目的。
[0003]基于第一代传感器技术的持续血糖监测（CGM）系统面临着最核心的问题：如何保证传感器的检测结果精确和准确，且不受其他共反应物（例如：氧匮乏）的影响。首先，正常人体组织间液O2浓度（0.2
‑
0.3 mM）远低于葡萄糖浓度（约为5
‑
10 mM），特别是，糖尿病患者血糖浓度可达20 mM以上，这将导致酶催化速率取决于O2而非葡萄糖，最终造成传感器检测范围变窄和结果出现严重偏差。因此，CGM葡萄糖限制性外膜技术至关重要。传感器外膜技术主要功能是：
①
限制葡萄糖扩散；
②
稳定传感器内部氧气浓度及阻止外界杂质干扰；/>③
提高传感器与组织界面的生物相容性；
④
保护传感器，增强传感器的生物力学特性。因此，CGM对于外膜技术的需求极高，外膜材料及外膜技术是CGM发展的关键瓶颈之一。
[0004]现有的CGM传感器采用外膜技术来拓宽线性检测范围，然而外界干扰（搅拌）造成的信号改变20%~50%不等，甚至更高；低氧可造成信号变化30%~200%等。因此，要尽快实现CGM传感器的大规模商品化，不仅要实现较宽的线性检测范围，更重要地是，实现对外界环境波动的抗干扰能力以及降低低氧浓度对传感器检测信号的影响。

技术实现思路

[0005]因此，本专利技术要解决的技术难题在于克服现有技术中的葡萄糖传感器在外界环境干扰以及低氧条件下检测准确度低下的缺陷，从而提供了一种实用的葡萄糖扩散限制性聚合物外膜及其制备方法及其应用。
[0006]本专利技术提供了一种葡萄糖扩散限制性聚合物外膜，按照膜干重为100%计，包括：聚氨酯70
‑
90%、3
‑
氨基丙基三乙氧基硅烷1
‑
3%、亲水材料5
‑
15%和富氧材料1
‑
10%。
[0007]其中，聚氨酯可采用聚醚型聚氨酯，可以采用本领域常规方法自制也可以市购，例如但不局限于采用购自路博润公司，型号为SG
‑
85A。
[0008]进一步的，所述亲水性材料选自聚乙烯吡咯烷酮、聚乙二醇、3
‑
[N,N
‑
二甲基
‑
[2
‑
(2
‑
甲基丙
‑2‑
烯酰氧基)乙基]铵]丙烷
‑1‑
磺酸内盐和2
‑
甲基丙烯酰氧乙基磷酸胆碱中的
一种或几种。
[0009]其中，聚乙烯吡咯烷酮的平均分子量为10,000
‑
1,600,000，例如但不局限于采用购自Sigma
‑
Aldrich公司，型号为K90，平均分子量为1,300,000的聚乙烯吡咯烷酮。
[0010]聚乙二醇的平均分子量为2,000
‑
20,000，例如但不局限于采用购自Sigma
‑
Aldrich公司，型号为聚乙二醇20000，平均分子量为20,000的聚乙二醇。
[0011]进一步地，所述富氧材料选自乙基纤维素、氨基封端聚二甲基硅氧烷、聚碳酸脂、聚三甲基
‑1‑
丙烷和聚酰亚胺的一种或几种。
[0012]其中，氨基封端聚二甲基硅氧烷的平均分子量为1,000
‑
5,000，例如但不局限于具体实施方式部分采用的购自Sigma
‑
Aldrich公司，平均分子量为1,000的氨基封端聚二甲基硅氧烷。
[0013]进一步地，所述亲水性材料为聚乙烯吡咯烷酮或聚乙二醇。
[0014]进一步地，按照膜干重为100%计，包括：聚醚型聚氨酯75%、3
‑
氨基丙基三乙氧基硅烷2%、聚乙烯吡咯烷酮15%和氨基封端聚二甲基硅氧烷8%。
[0015]进一步地，所述聚合物外膜的厚度为1
‑
50 μm，优选为7
‑
25 μm，更优选为14
‑
16 μm。
[0016]进一步地，所述聚合物外膜的葡萄糖渗透系数为1E
‑
12 cm2/s ~ 1E
‑
8 cm2/s，聚合物外膜限制葡萄糖扩散比为10
‑
1000：1。
[0017]本专利技术还提供了上述任一所述的葡萄糖扩散限制性聚合物外膜的制备方法，包括如下步骤：将聚氨酯、3
‑
氨基丙基三乙氧基硅烷、亲水材料和富氧材料，加入溶剂中混合，得到聚合物溶液，将聚合物溶液涂覆于传感器的表面，制得葡萄糖扩散限制性聚合物外膜。
[0018]涂覆的方法可以但不局限于浸涂、旋涂、喷涂、手动涂覆等常规方法。
[0019]进一步地，所用溶剂包含体积比为85
‑
95:5
‑
15的四氢呋喃和无水乙醇。
[0020]进一步地，聚合物溶液的固含量为1
‑
10wt%。
[0021]本专利技术还提供了一种葡萄糖传感器，包括上述任一所述的葡萄糖扩散限制性聚合物外膜或者上述所述的制备方法制得的葡萄糖扩散限制性聚合物外膜。
[0022]1.本专利技术提供的葡萄糖扩散限制性聚合物外膜，按照膜干重为100%计，包括：聚氨酯70
‑
90%、3
‑
氨基丙基三乙氧基硅烷1
‑
3%、亲水材料5
‑
15%和富氧材料1
‑
10%。本专利技术研究发现聚氨酯、3
‑
氨基丙基三乙氧基硅烷、亲水材料、富氧材料在特定质量百分数下构成的聚合物外膜能够在拓宽传感器检测范围的同时，更重要地是能够极大降低外界干扰（搅拌）以及低氧条件造成的信号改变，进一步提高检测结果的准确度。
[0023]2.本专利技术提供的葡萄糖扩散限制性聚合物外膜，按照膜干重为100%计，包括：聚醚型聚氨酯75%、3
‑
氨基丙基三乙氧基硅烷2%、聚乙烯吡咯烷酮15%和氨基封端聚二甲基硅氧烷8%。采用该配方得到的聚合物外膜能够更本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种葡萄糖扩散限制性聚合物外膜，其特征在于，按照膜干重为100%计，包括：聚氨酯70
‑
90%、3
‑
氨基丙基三乙氧基硅烷1
‑
3%、亲水材料5
‑
15%和富氧材料1
‑
10%。2.根据权利要求1所述的葡萄糖扩散限制性聚合物外膜，其特征在于，所述聚氨酯为聚醚型聚氨酯；和/或，所述亲水性材料选自聚乙烯吡咯烷酮、聚乙二醇、3
‑
[N,N
‑
二甲基
‑
[2
‑
(2
‑
甲基丙
‑2‑
烯酰氧基)乙基]铵]丙烷
‑1‑
磺酸内盐和2
‑
甲基丙烯酰氧乙基磷酸胆碱中的一种或几种。3.根据权利要求1或2所述的葡萄糖扩散限制性聚合物外膜，其特征在于，所述亲水性材料为聚乙烯吡咯烷酮或聚乙二醇。4.根据权利要求1或2所述的葡萄糖扩散限制性聚合物外膜，其特征在于，按照膜干重为100%计，包括：聚醚型聚氨酯75%、3
‑
氨基丙基三乙氧基硅烷2%、聚乙烯吡咯烷酮15%和氨基封端聚二甲基硅氧烷8%。5.根据权利要求1或2所述的葡萄...

【专利技术属性】
技术研发人员：冯涛涛，刘小建，胡珺，
申请(专利权)人：乐普北京医疗器械股份有限公司，
类型：发明
国别省市：