一種干式測定血紅蛋白的生物傳感器及其制備方法技術

本發明專利技術涉及生化檢測技術領域，為解決血紅蛋白濃度快速測定的問題，本發明專利技術提出了一種干式測定血紅蛋白的生物傳感器，所述的生物傳感器依次包括傳感器基底、絕緣層、流路層、導流薄膜，所述的傳感器基底上設有反應電極、電極輸出端、反應電極與電極輸出端連接的導電線路，導電線路與流路層間設有絕緣層，絕緣層對應反應電極設有鏤空槽，流路層中設有依次連通的待測液入口、溶血溝道、反應槽，其中的溶血溝道修飾有溶解人血細胞的干式溶血物質，溶血溝道與反應槽上設有導流薄膜。本發明專利技術可以快速、精確、低成本、便攜、精確的測定血紅蛋白濃度，具有很高的應用價值。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及生化檢測
，具體涉及一種干式測定血紅蛋白的生物傳感器及其制備方法。
技術介紹
血紅蛋白是高等生物體內負責運載氧的一種蛋白質(Hemoglobin，縮寫為Hb)。是使血液呈紅色的蛋白。血紅蛋白由四條鏈組成，兩條α鏈和兩條β鏈，每一條鏈有一個包含一個鐵原子的環狀血紅素。氧氣結合在鐵原子上，被血液運輸。血紅蛋白的特性是：在氧含量高的地方，容易與氧結合；在氧含量低的地方，又容易與氧分離。血紅蛋白的這一特性，使紅細胞具有運輸氧的功能。血紅蛋白測定的臨床意義等同于紅細胞計數。可以作為判斷貧血與失血的參考與標準，并且與其他血液參數的測定的配合下，能夠判斷貧血的類型。而由于劇烈運動的生理性原因，或者先天性心臟病、阻塞性肺氣腫、肺心病、肺動-靜脈瘺以及攜氧能力低的異常血紅蛋白病等的病理性原因，引起的血紅蛋白偏高都可以作為臨床診斷的重要依據。所以，需要一種可以進行血紅蛋白濃度快速測定的生物傳感器及其測試方法。現有檢測血紅蛋白的儀器多是利用高鐵血紅蛋白或者血紅蛋白絡合物進行吸光度檢測的方法。雖然已經淘汰了金標準所采用的有毒的氰化鉀結合法，但目前使用的無氰方法并不十分穩定，會受到檢測環境的影響。此種方法為代表的醫院使用的血液分析儀耗時長，儀器笨重，售價昂貴。市售的的便攜式血紅蛋白分析儀使用光反射原理進行檢測，雖然小巧便攜，但容易受到強光環境的干擾，裸露的探測頭容易受到污染而造成測量結果的誤差。而使用公式計算的方法得到的血紅蛋白濃度，容易受到血細胞環境的影響出現偏差。
技術實現思路
為解決血紅蛋白濃度快速測定的問題，本專利技術提出了一種干式測定血紅蛋白的生物傳感器及其制備方法，可以快速、精確、低成本、便攜、精確的測定血紅蛋白濃度，具有很高的應用價值。本專利技術是通過以下技術方案實現的：一種干式測定血紅蛋白的生物傳感器，所述的生物傳感器依次包括傳感器基底、絕緣層、流路層、導流薄膜，所述的傳感器基底上設有反應電極、電極輸出端、反應電極與電極輸出端連接的導電線路，導電線路與流路層間設有絕緣層，絕緣層對應反應電極設有鏤空槽，流路層中設有依次連通的待測液入口、溶血溝道、反應槽，其中的溶血溝道修飾有溶解人血細胞的干式溶血物質，溶血溝道與反應槽上設有導流薄膜。所述的傳感器基底材料選自聚苯乙烯、聚丙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚乙烯、聚乙烯對苯二甲酸酯中一種，厚度為0.2-2mm，優選為0.2-0.5mm。所述的反應電極由導電碳漿通過絲網印刷而成，電極間相互平行。反應電極通過絕緣層的鏤空槽設在流路層中反應槽的底部。反應電極上涂覆有敏感材料形成敏感膜，敏感材料由電子媒介體、表面活性劑、增塑劑制成，制備方法為：在反應電極上涂覆由電子媒介體、表面活性劑、增塑劑組成的敏感材料，將其置于恒溫干燥箱中干燥，形成敏感膜。所述的電子媒介體選自甲基藍、鐵氰化鉀、二茂鐵及其衍生物、酚紫中一種，用量為敏感材料的摩爾體積比為0.04-0.2mol∶1L，優選為0.08-0.14mol∶1L。所述的表面活性劑選自曲拉通x-100、吐溫20、季銨鹽類、月桂酸鈉中一種，用量為敏感材料的質量體積比為0.001-3g∶1L，。增塑劑選自腐植酸鈉、羥甲纖維素、聚乙烯醇、鄰苯二甲酸酯中一種，使用量與敏感材料的摩爾體積比1-30mmol∶1L，優選為1-10mmol∶1L。本專利技術通過敏感膜的電化學傳導檢測血紅蛋白濃度。電極輸出端與導電線路由導電銀漿通過絲網印刷技術印制而成。電信號的傳輸采用銀電極，避免在長距離傳輸時高阻抗引起的電流信號的不準確。電極輸出端設在絕緣層和導流層的端部外與檢測儀器接口。電極輸出端包括工作電極、對電極，電極輸出端可以是兩電極的：由工作電極、對電極組成，參比電極和對電極共用，電極輸出端也可以是三電極的：由工作電極、對電極和參比電極組成，電極間相互平行。絕緣層直接印制于傳感器的基底的導電線路表面，通過鏤空槽留出反應電極，在流路層的反應層內接觸反應。流路層的溶血溝道內修飾有溶解人血細胞的干式溶血物質，干式溶血物質選自固態化的非離子活性劑溶液，濃度含量量為1-40g/L，優選為1-10g/L。干式溶血物質選自十二烷基吡啶氯化銨，十二烷基吡啶溴化銨、十二烷基磺酸鈉、皂素、聚乙二醇辛基苯基醚、十六烷基三甲基溴化銨中一種，優選為皂素。將流路層的溶血溝道內修飾干式溶血物質，置于恒溫干燥箱中干燥，形成干式溶血修飾層。測量采用了醫院取得的人的新鮮血液，獲得不同濃度血紅蛋白的電流響應。導流薄膜為親水性，覆蓋在流路層的溶血溝道和反應槽內上，形成半封閉腔室，為待測液帶來驅動力。所述的傳感器先在反應電極上涂覆由電子媒介體、表面活性劑、增塑劑組成的混合液，將其置于恒溫干燥箱中干燥，形成敏感膜，之后在制作好的流路層的溶血溝道中修飾溶血物質，將其置于恒溫干燥箱中干燥，形成溶血修飾層。所述的干式測定血紅蛋白的生物傳感器是一種可以直接檢測人全血，并快速給出結果，無需預處理的快速檢測血紅蛋白的電化學生物傳感器，通過便攜的血液多參數檢測儀和生物傳感器檢測血紅蛋白，可以快速獲得測試樣例中血紅蛋白的濃度。所述的干式快速檢測血紅蛋白的生物傳感器檢測血紅蛋白的方法為：將待測的人全血直接注入待測液入口，電化學儀器將工作電壓施加到電極輸出端上，30秒-2分鐘后電化學一起檢測儀器檢測出血紅蛋白的濃度。作為優選，待測人血液量為6-10uL。當待測血液進入待測液入口后，待測血液先和溶血溝道內的溶血物質反應，釋放出血紅蛋白，之后和反應電極上的敏感膜接觸反應，使用電化學儀器可快速檢測到反應產生的電流信號，得到血紅蛋白的濃度。本專利技術所述的血紅蛋白生物傳感器為一次性使用，避免不同樣本之間的交叉感染，重復性好，免去了繁瑣的樣品預處理過程，低成本可以實現大規模生產。與現有技術相比，本專利技術的有益效果是：(1)本專利技術將血紅蛋白的電化學檢測集合為干式的一步操作，免除了血液預處理的過程；(2)使用穩定而低成本的絲網印刷作為支撐，為醫護人員的診斷和施救提供快速可靠的參考，尤其適合在非醫院的檢測場所。附圖說明圖1為本專利技術干式測定血紅蛋白的生物傳感器的結構示意圖；圖2為本專利技術干式測定血紅蛋白的生物傳感器的結構拆解圖；圖3為干式血紅蛋白傳感器檢測人血紅蛋白的響應曲線；其中，1：傳感器基底，2：電絕緣層，3：流路層，4：導流薄膜，5：反應電極，6：導電線路，7：電極輸出端，8：待測液入口，9：溶血溝道，10：反應槽。具體實施方式下面結合附圖和實施例對本專利技術作進一步詳細說明。實施例1本專利技術干式測定血紅蛋白的生物傳感器的結構示意圖如圖1所示，干式測定血紅蛋白的生物傳感器的結構拆解圖如圖2所示，依次包括傳感器基底1、絕緣層2、流路層3、導流薄膜4，所述的傳感器基底1上設有反應電極5、電極輸出端7、反應電極與電極輸出端連接的導電線路6，導電線路6與流路層3間設有絕緣層2，絕緣層2對應反應電極5設有鏤空槽，流路層3中設有依次連通的待測液入口8、溶血溝道9、反應槽10，溶血溝道9與反應槽10上設有導流薄膜4。首先，以聚丙烯為材料制成厚度為0.4mm的傳感器基底1，然后在傳感器基底1表面由碳漿通過絲網印刷技術印刷有兩個互相平行的反應電極5，在傳感器基底1的端部表面由銀漿通過絲網印刷技術印刷有兩個互相平行的電極輸出端7，一個為工作電極、一個為對本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種干式測定血紅蛋白的生物傳感器，其特征在于，所述的生物傳感器包括傳感器基底、絕緣層、流路層、導流薄膜，所述的傳感器基底上設有反應電極、電極輸出端、反應電極與電極輸出端連接的導電線路，導電線路與流路層間設有絕緣層，絕緣層對應反應電極設有鏤空槽，流路層設有依次連通的待測液入口、溶血溝道、反應槽，其中的溶血溝道修飾有干式溶血物質，溶血溝道與反應槽上設有導流薄膜。

【技術特征摘要】
1.一種干式測定血紅蛋白的生物傳感器，其特征在于，所述的生物傳感器包括傳感器基底、絕緣層、流路層、導流薄膜，所述的傳感器基底上設有反應電極、電極輸出端、反應電極與電極輸出端連接的導電線路，導電線路與流路層間設有絕緣層，絕緣層對應反應電極設有鏤空槽，流路層設有依次連通的待測液入口、溶血溝道、反應槽，其中的溶血溝道修飾有干式溶血物質，溶血溝道與反應槽上設有導流薄膜。2.根據權利要求1所述的一種干式測定血紅蛋白的生物傳感器，其特征在于，所述的傳感器基底材料選自聚苯乙烯、聚丙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚乙烯、聚乙烯對苯二甲酸酯中一種，厚度為0.2-2mm。3.根據權利要求1所述的一種干式測定血紅蛋白的生物傳感器，其特征在于，反應電極由導電碳漿通過絲網印刷而成，反應電極通過絕緣層的鏤空槽設在流路層中反應槽的底部。4.根據權利要求3所述的一種干式測定血紅蛋白的生物傳感器，其特征在于，反應電極上涂覆有敏感材料形成敏感膜，敏感材料由電子媒介體、表面活性劑、增塑劑制成。5.根據權利要求4所述的一種干式測定血紅蛋白的生物傳感器，其特征在于，所述的電子媒介體選自甲基藍、鐵氰化鉀、二茂鐵及其衍生物、酚紫中一種，用量為敏感材料的摩爾體積比為0.04-0.2mol∶1L，所述的表面活性劑選自曲拉通x-100、吐...

【專利技術屬性】
技術研發人員：王酉，何雨，王湛，李光，
申請(專利權)人：浙江大學，
類型：發明
國別省市：浙江;33