【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于离子传感器，具体涉及的纤维状钙离子传感器及其制备方法。
技术介绍
1、钙离子是人体生理活动中重要的生物标记物，对体液中的钙离子浓度波动情况进行监测可以有效预警电解质紊乱、心衰、心梗等健康风险。
2、目前，体液中钙离子浓度的检测手段主要为离体的实验室检验，其存在监测时间长，结果无法实时显示等问题，易导致患者错过最佳治疗时机。故研究者开发了可供植入体内的钙离子传感器，可以实时监测体液中的钙离子浓度，及时地为医疗决策提供参考。
3、但是，目前开发的植入式钙离子传感器在工作寿命结束后，需要通过二次手术取出，否则会作为异物引发慢性炎症等免疫反应。且离子传感器常用的增塑聚合物膜长时间滞留于人体后，其包载的功能物质易渗漏进入人体，产生生物毒性，对人体造成危害。因此，开发一种可降解，并在降解后对生物体无毒害的钙离子传感器具有重要意义。
技术实现思路
1、本专利技术针对常规离子传感器工作寿命结束后滞留在体内的问题，提供一种可降解的纤维状钙离子传感器及其制备方法。
2、本专利技术提供的可降解的纤维状钙离子传感器，通过合理的材料选用与功能小分子修饰，提供一种可降解的钙离子传感器。
3、本专利技术提供的可降解的纤维状钙离子传感器，在可降解基底上复合无生物毒性的转导层，并修饰金纳米粒子与固定化的功能小分子以富集钙离子。
4、本专利技术提供的可降解的纤维状钙离子传感器，通过测量工作电极与参比电极间的电势差，可以监测体液中的钙离子浓度变化
5、本专利技术提供的可降解的纤维状钙离子传感器，在工作寿命结束后的30-90天内，可以自动降解，或被代谢出人体。
6、本专利技术提供的一种可降解的纤维状钙离子传感器，是一个两电极体系，由参比电极和工作电极组成；其中：
7、所述参比电极，对人体无毒害，可以在各种化学环境下提供稳定的参考电位；
8、所述工作电极，由可降解基底材料、转导层、锚定层及功能小分子组成；根据可降解基底材料不同，可以提供不同的工作寿命与降解周期；
9、所述可降解基底材料，为可以在生物体体内降解或水解的高分子材料，其降解产物应对人体无毒害，或可以被代谢出体外；
10、所述转导层，用于稳定工作电极的电子传输过程，增大电容，得到更稳定的电信号；
11、所述锚定层，用于为功能小分子提供修饰位点，使功能小分子牢固、密集地通过共价键连接固定在工作电极表面，从而富集更多的钙离子；
12、所述功能小分子，用于选择性地、特异性地与钙离子结合，并带有特定的锚定基团，可以牢固地通过共价键连接在锚定层上。
13、进一步地：
14、所述参比电极，其主要成分为银/氯化银；
15、所述可降解基底材料选自胶原蛋白或聚乙醇酸，其降解后可以代谢出人体；
16、所述转导层材料为聚吡咯，用于提供较大的电容，使传感器输出的电信号稳定，提高信噪比，其降解后对人体无害；
17、所述锚定层材料为金纳米粒子，用于为功能小分子提供锚定基底，并提供大比表面积，增大双电层电容，使传感器输出的电信号稳定，提高信噪比，其降解后对人体无害；
18、所述功能小分子为
19、n,n-dicyclohexyl-2-(2-(di(prop-2-yn-1-yl)amino)-2-oxoethoxy)acetamide，其化学结构式如下式所示：
20、
21、其中，三个功能小分子可以共同选择性地捕获一个钙离子，使钙离子特异性地富集在工作电极表面；分子末端的两个炔基可以与金纳米粒子间形成共价键，牢固地连接在锚定层上。
22、本专利技术还提供上述可降解钙的纤维状离子传感器的制备方法，其中：
23、(一)参比电极的制备：
24、在纤维基底表面修饰导电层及银/氯化银层；具体地：
25、(1)修饰导电层；利用真空热蒸镀，将高导电性的生物惰性金属复合到纤维基底上；
26、(2)修饰参比层；将主要成分为银/氯化银的浆料均匀涂覆至带有导电层的纤维基底上。
27、(二)工作电极的制备，参见图1所示：
28、在可降解基底上依次修饰导电层、转导层、锚定层及功能小分子；具体地：
29、(1)修饰导电层；利用真空热蒸镀，将高导电性的生物惰性金属复合到可降解纤维基底上；
30、(2)修饰转导层；将修饰了导电层的可降解纤维浸泡入转导层生成溶液中，使转导层材料原位生成于导电层表面，形成均匀的薄膜，再将带有转导层的纤维浸泡在去离子水中，去除多余的杂离子，干燥后即得到修饰了转导层的纤维；所述转导层材料为聚吡咯，转导层生成溶液由吡咯与三氯化铁组成，溶剂为水，其中吡咯的浓度为5-14mg/ml，三氯化铁的浓度为0.09-0.24g/ml，反应时间为2-4h，反应温度保持在2-10℃，在去离子水中的浸泡时间为2-12h，转导层的厚度50-150μm；
31、或者，修饰转导层，采用电化学聚合法：电解池由三电极体系组成，工作溶液为50-200mm的硝酸钾与吡咯水溶液(摩尔比1:1)，其中参比电极为商用甘汞电极，对电极为铂网电极，工作电极为带有导电层的可降解纤维，采用恒电位法，施加电位为+0.7v，作用时间2-6min，转导层的厚度为50-150μm。
32、(3)修饰锚定层；将修饰了转导层的可降解纤维浸泡入锚定层生成溶液中，使锚定层材料原位生成于转导层表面，形成均匀的薄膜，再将带有锚定层的纤维浸泡在去离子水中，去除多余的杂离子，干燥后即得到修饰了锚定层的纤维；所述锚定层材料为金纳米粒子，锚定层生成溶液由四氯金酸与甲酸钠组成，溶剂为水，四氯金酸的浓度为0.02-0.12mg/ml，甲酸钠的浓度为1.67-3.28mg/ml，将带有转导层的纤维浸没入锚定层生成溶液中，反应时间为3-5h，反应结束后用去离子水冲洗，锚定层的厚度为50-100nm；
33、或者，修饰锚定层，采用电化学还原法：电解池由三电极体系组成，工作溶液为10-50mm的四氯金酸水溶液，其中参比电极为商用银/氯化银电极，对电极为铂网电极，工作电极为带有转导层的可降解纤维，采用恒电位法，施加电位为-0.2v，作用时间4-8s，锚定层的厚度为50-100nm。
34、(4)修饰功能小分子；将修饰了锚定层的可降解纤维浸泡入以功能小分子为溶质的溶液中，隔绝氧气加热一定时间，使功能小分子与锚定层间产生共价键连接，密集、牢固地连接在锚定层上。
35、根据使用需求、应用场景的不同，可以选用不同的可降解纤维基底材料：选用胶原蛋白作为可降解基底材料时，传感器工作寿命较短，器件降解速度较快，选用聚乙醇酸作为可降解基底材料时，传感器工作寿命较长，器件降解速度较慢；选用的可降解基底纤维的直径越大，则工作时间越长，器件降解速度越慢。
36、进一步地：
37、所述本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种可降解的纤维状钙离子传感器，其特征在于，是一个两电极体系，由参比电极和工作电极组成；其中：
2.根据权利要求1所述的可降解的纤维状钙离子传感器，其特征在于：
3.一种如权利要求1或2所述可降解的纤维状钙离子传感器的制备方法，其特征在于：
4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于：
5.如权利要求1或2所述的可降解的纤维状钙离子传感器在监测体液中钙离子浓度变化中的应用，具体通过测量参比电极与工作电极间的电势差，根据能斯特方程绘制标定曲线，从而实时监测体液中钙离子浓度的变化情况。
【技术特征摘要】
1.一种可降解的纤维状钙离子传感器，其特征在于，是一个两电极体系，由参比电极和工作电极组成；其中：
2.根据权利要求1所述的可降解的纤维状钙离子传感器，其特征在于：
3.一种如权利要求1或2所述可降解的纤维状钙离子传感器的制备方法，其特征在于：<...
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