【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及传感器，具体地说是一种糖尿病呼气标志物丙酮气敏传感器、其制备方法及应用。
技术介绍
1、随着经济发展，生活水平的逐步提高，糖尿病已经发展成全球危害最大的糖脂代谢疾病。目前糖尿病患者主要采用指尖采血方式检测血糖，痛感较强且存在感染风险。呼气分析具有操作简单、无创伤、卫生等优点，一直是辅助疾病检测的有效手段。目前，研究已证实呼气中丙酮是糖尿病生物标志物之一。鉴于此，通过对呼气中丙酮浓度进行检测可以辅助诊断糖尿病，也可以应用于糖尿病患者的日常健康监测。
2、目前广泛采用的呼气中丙酮浓度检测方法主要有气相色谱-质谱联用法、质子转移反应质谱法、离子迁移谱-质谱法等。上述传统分析方法有赖于专业的操作人员、仪器昂贵、耗时、费力，无法满足糖尿病患者日常自我监测的需求。电子鼻等技术的突破推动了呼气中丙酮的检测向更加简便、快捷方向发展。然而，电子鼻的核心部件是金属氧化物(如sno2、wo3、tio2、in2o3等)，往往需要高温(>200℃)条件才能实现对呼气中丙酮的检测，且存放过程中易受到环境中水蒸气的影响，产生受潮老化的现象，导致检测结果发生偏差。相较于电子鼻等电子元件，气敏传感器不易受环境干扰，通过肉眼观测气敏传感器的颜色变化，可直接评判呼气中的丙酮含量，操作简单，使用便捷。
3、现有气敏传感器所依托的固相载体主要为薄膜、滤纸等，响应时间需要几分钟甚至更长时间，且灵敏度也不甚理想，究其因，是采用的固相载体存在孔隙率低、内部连通差的缺陷，致使目标气体分子传质扩散慢，已成为制约气敏传感检测的响应时间、灵
技术实现思路
1、本专利技术的目的是提供一种糖尿病呼气标志物丙酮气敏传感器、其制备方法及应用，以解决现有气敏传感固相载体孔隙率低、内部连通差，致使丙酮分子传质扩散慢，影响响应时间、灵敏度等的问题。
2、本专利技术是这样实现的：
3、本专利技术所提供的糖尿病呼气标志物丙酮气敏传感器是以聚酰亚胺纳米纤维气凝胶作为气敏传感固相载体，配合丙酮响应分子和探针分子制备而成。
4、本专利技术借助纳米纤维气凝胶的高孔隙率及独特的3d多级孔道结构，为呼气中丙酮分子的扩散提供稳定、快速的传输通道，使丙酮更充分地与探针分子接触并发生相互作用，以提高气敏传感检测效能。
5、本专利技术中糖尿病呼气标志物丙酮气敏传感器的制备方法具体包括如下步骤：
6、s1、配制聚酰亚胺纺丝溶液并进行静电纺丝得到聚酰亚胺纳米纤维膜；
7、s2、配制含有丙酮响应分子和探针分子的传感溶液；
8、s3、将步骤s1制得的聚酰亚胺纳米纤维膜与步骤s2制得的传感溶液共同进行均质得到含有丙酮响应分子和探针分子的聚酰亚胺短纤维分散液；
9、s4、将步骤s3制得的含有丙酮响应分子和探针分子的聚酰亚胺短纤维分散液进行冷冻干燥得到糖尿病呼气标志物丙酮气敏传感器。
10、优选的，步骤s1具体如下：
11、s1-1、以n,n-二甲基乙酰胺为溶剂，配制质量分数为25％～30％的聚酰亚胺纺丝溶液，并置于微量注射器中，供液速度设定为0.5～1.0ml/h，注射器喷口的孔径为0.4～0.86mm；
12、s1-2、将提供高压静电场的高压电源电压设定为15～20kv，调整注射器喷口至铝箔收集屏的距离为10～15cm；注射器喷口接高压电源正极，铝箔收集屏接高压电源负极；
13、s1-3、收集10～12h后，得到聚酰亚胺纳米纤维膜。
14、优选的，步骤s2具体如下：将丙酮响应分子和探针分子加入到水/甲醇(9:1,v/v)中配制含有丙酮响应分子和探针分子的传感溶液。
15、优选的，步骤s3具体如下：
16、s3-1、将聚酰亚胺纳米纤维膜剪成约1.0cm×1.0cm的碎片，然后浸入溶剂；所述溶剂为叔丁醇与传感溶液的混合溶液；
17、s3-2、采用均质机在10000rpm的均质速度下将聚酰亚胺纳米纤维膜与传感溶液共同均质20min，得到含有丙酮响应分子和探针分子的聚酰亚胺短纤维分散液。
18、优选的，步骤s4具体如下：
19、s4-1、将含有丙酮响应分子和探针分子的聚酰亚胺短纤维分散液置于冰箱中进行冷冻；
20、s4-2、将冷冻后的含有丙酮响应分子和探针分子的聚酰亚胺短纤维分散液置于冷冻干燥机中，于5pa真空度下干燥24h，得到糖尿病呼气标志物丙酮气敏传感器。
21、优选的，步骤s2中，丙酮响应分子为硫酸羟胺，质量分数为0.5～1.0w.t.％；探针分子为百里香酚蓝、中性红、间甲酚紫、酚红、甲酚红、花青素、茜素、姜黄素中任意一种，质量分数为0.01～0.05w.t.％；含有丙酮响应分子和探针分子的传感溶液中的溶剂为水/甲醇(9:1,v/v)。
22、优选的，步骤3-1中，所述溶剂为叔丁醇/传感溶液(1:1,v/v)、叔丁醇/传感溶液(2:1,v/v)、叔丁醇/传感溶液(3:1,v/v)、叔丁醇/传感溶液(4:1,v/v)中任意一种。
23、优选的，步骤3-1中，所述聚酰亚胺纳米纤维膜的质量分数为0.5～1.0w.t.％。
24、优选的，步骤4-1中，所述的冷冻温度为-80～-20℃；冷冻时间为5～10h。
25、采用上述方法所制备的糖尿病呼气标志物丙酮气敏传感器可应用于糖尿病患者呼气中标志物丙酮的检测，相比现有的气敏传感器，采用本专利技术检测糖尿病患者呼气中标志物丙酮时，不仅可以有效缩短响应时间，还能大幅提高传感灵敏度，从而全面提升传感效能。
26、本专利技术首次提出研制纳米纤维气凝胶作为气敏传感固相载体构建糖尿病呼气标志物丙酮气敏传感器。纳米纤维气凝胶不仅具有因纤维之间空隙的存在而导致的一级孔，还具有因溶剂晶体去除而导致的蜂窝状二级孔，赋予其高孔隙率及3d多级孔道结构。利用纳米纤维气凝胶高孔隙率和3d多级孔道结构使得呼气中丙酮分子在其中传质扩散更容易，由此可与探针分子更快速、充分地接触并发生相互作用，进而提高气敏传感检测的速度和灵敏度，以有效地帮助健康人群以及糖尿病患者进行日常自我健康监测，应用前景广泛。
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1.一种糖尿病呼气标志物丙酮气敏传感器，其特征是，其是以聚酰亚胺纳米纤维气凝胶作为气敏传感固相载体，配合丙酮响应分子和探针分子制备而成。
2.根据权利要求1所述的糖尿病呼气标志物丙酮气敏传感器，其特征是，所述丙酮响应分子为硫酸羟胺，所述探针分子为百里香酚蓝、中性红、间甲酚紫、酚红、甲酚红、花青素、茜素、姜黄素中任意一种。
3.一种糖尿病呼气标志物丙酮气敏传感器的制备方法，其特征是，包括如下步骤：
4.根据权利要求3所述的糖尿病呼气标志物丙酮气敏传感器的制备方法，其特征是，步骤S1具体如下：
5.根据权利要求3所述的糖尿病呼气标志物丙酮气敏传感器的制备方法，其特征是，步骤S3具体如下：
6.根据权利要求5所述的糖尿病呼气标志物丙酮气敏传感器的制备方法，其特征是，步骤3-1中，所述叔丁醇与所述传感溶液体积比为1:1、2:1、3:1或4:1。
7.根据权利要求3所述的糖尿病呼气标志物丙酮气敏传感器的制备方法，其特征是，步骤S2中，丙酮响应分子为硫酸羟胺，质量分数为0.5～1.0w.t.％；探针分子为百里香酚蓝、中性
8.根据权利要求3所述的糖尿病呼气标志物丙酮气敏传感器的制备方法，其特征是，步骤S4具体如下：
9.根据权利要求8所述的糖尿病呼气标志物丙酮气敏传感器的制备方法，其特征是，步骤S4-1中，冷冻温度为-80～-20℃；冷冻时间为5～10h。
10.权利要求1所述糖尿病呼气标志物丙酮气敏传感器和采用权利要求2-9任一项所述的糖尿病呼气标志物丙酮气敏传感器的制备方法所制备的气敏传感器用于对糖尿病患者呼气中丙酮进行检测。
...【技术特征摘要】
1.一种糖尿病呼气标志物丙酮气敏传感器，其特征是，其是以聚酰亚胺纳米纤维气凝胶作为气敏传感固相载体，配合丙酮响应分子和探针分子制备而成。
2.根据权利要求1所述的糖尿病呼气标志物丙酮气敏传感器，其特征是，所述丙酮响应分子为硫酸羟胺，所述探针分子为百里香酚蓝、中性红、间甲酚紫、酚红、甲酚红、花青素、茜素、姜黄素中任意一种。
3.一种糖尿病呼气标志物丙酮气敏传感器的制备方法，其特征是，包括如下步骤：
4.根据权利要求3所述的糖尿病呼气标志物丙酮气敏传感器的制备方法，其特征是，步骤s1具体如下：
5.根据权利要求3所述的糖尿病呼气标志物丙酮气敏传感器的制备方法，其特征是，步骤s3具体如下：
6.根据权利要求5所述的糖尿病呼气标志物丙酮气敏传感器的制备方法，其特征是，步骤3-1中，所述叔丁醇与所述传感溶液体积比为1:1、2:1、3:1或4:...
【专利技术属性】
技术研发人员：曹建坤，陈羽墨，闫宏远，韩丹丹，王志强，杨春柳，王明玉，
申请(专利权)人：河北大学，
类型：发明
国别省市：
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