CN105067685B - 一种血液多组分检测试纸及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种血液多组分检测试纸及其制备方法，属于生物传感器技术领域。包括基片、形成于该基片上的工作电极阵列以及对电极、参比电极、与上述工作电极及对电极及参比电极相连的电路、以及喷涂于工作电极上用于和血液样本反应的复合材料。该复合材料层包括：生物酶以及导电介质和聚合物膜材料。通过丝网和喷涂印刷相结合制作上述试纸，丝网印刷印制导电线路，将比较敏感的生物元件从丝印材料中分离，采用非接触的喷涂方式印刷在电极支持物上，同时可以利用电脑控制喷涂量和喷涂面积。本发明试纸接触血液后，工作电极上的每种酶与对应的物质反应，配套在相应的测试仪器上可以同时读出每种组分的检测结果。

Description

一种血液多组分检测试纸及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种血液多组分检测试纸及其制作方法，属于生物传感技术领域。

背景技术

随着我国进入信息化社会，人口结构趋于老龄化，人们对健康的关注日益加强，积极的预防治疗和早期筛查是有效的控制相关病情的主要手段。医院常用大型生化仪检测血糖或血液尿液中的其他成分,结果虽然准确,但过程繁琐、操作复杂，不利于患者自我监护。在该领域迫切需要建立的各种快速分析和优化控制方法中, 便携式生物传感器是目前最受到人们重视的一种。统酶电极的制作方法繁琐、成本昂贵，不适宜大规模商业化生产。目前基于生物传感器的检测试纸仅局限于单物质检测，利用率和效率都较低。而且目前市场上试纸制作采用复合丝印技术，使用多层丝印技术，造成丝印制作工艺复杂，不利于试纸的规模化生产。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提供一种可以同时检测血液中多种组分的检测试纸及其制作方法。

本发明的检测试纸设计工作电极阵列，每个工作电极喷涂一种酶，可以检测一种组分，采用多种酶同时反应检测多种组分。使用该试纸，当接触到血液样本后，每种酶催化反应对应物质，配套测试仪器根据每种组分反应产生的电流大小，读出每种组分的测试结果。本发明的检测试纸制作简单，后期加工和封装方便，有利于规模化生产。

本发明试纸包括一个基片，基片上印有多个工作电极、一个参比电极和一个对电极；基片上还印有工作电极、对电极、参比电极间相连的电路；每个工作电极喷涂有一种生物酶、电子传递介质和成膜材料；工作电极、参比电极及对电极上覆盖一层亲水膜形成反应室。

基片材质可以是PVC。

所述的电子传递介质可以为碳纳米管，能在酶催化中心与电极之间进行电子传递。

基片上形成电路回路，将试纸与测试仪器相连获取测试结果。反应时根据血液中检测组分的浓度高低，分别产生相应大小的电流信号，并被配套的测试仪器读出。

本发明检测试纸结构简单，被检测的物质可以是葡萄糖、尿酸、胆固醇、肌酐、乳酸，相应工作电极上喷涂的酶是葡萄糖氧化酶、尿酸酶、胆固醇氧化酶、肌酐酶或乳酸氧化酶。

相比传统试纸的单一工作电极，本发明有多个工作电极组成工作电极阵列，共用一个参比电极和对电极，每个工作电极喷涂一种酶，根据酶的专一性，可检测一种组分，多个工作电极可检测多种组分。

本发明检测试纸的制备采用生物传感及电化学原理，结合丝网印刷和喷涂印刷两种印刷方式，丝网印刷导电线路，非接触的喷涂印刷生物敏感材料，可以控制喷涂量和喷涂量。

以下对本发明试纸的制备方法进一步说明，具体步骤如下：

（1）将石墨、导电炭黑、水性丙烯酸树脂、去离子水、25~28wt%氨水以10:5:15:15:3的质量比例充分混合均匀制备水性导电油墨，备用；

（2）将200-400目数的金属或尼龙聚酯材料丝网固定在方形轻质金属框架上，在暗室内涂上感光胶，干燥备用；

（3）将计算机绘制的工作电极阵列、对电极及参比电极负片置于感光胶上，于20-40瓦紫外线下曝光15-30分钟，用高压水枪冲洗去被电极负片覆盖的未硬化感光胶，干燥后形成丝网模板；

（4）将带有工作电极阵列、对电极及参考电极图形的丝网模板安装于丝网印刷机上备用；

（5）通过丝网印刷机采用水性导电油墨印制工作电极阵列、对电极及参考电极；

（6）通过丝网印刷机采用水性导电油墨印刷工作电极、对电极、参比电极间相连的电路；

（7）将比活力为≥150u/mg的生物酶溶于pH7.0的磷酸缓冲液中配制成浓度为10mg/ml的酶溶液，充分溶解后搁置0℃冰箱备用；

（8）配制质量分数为0.5%的Nafion成膜材料溶液，将各种酶溶液和碳纳米管加入到该溶液中，混合搅拌吸附10～36h，制备各种生物酶导电油墨，备用；

（9）采用喷涂的方式将步骤（6）所得生物酶导电油墨印刷到工作电极表面，室温下干燥24h即可完成酶的固载及电极的修饰；

（10）将亲水层覆盖于工作电极、参比电极及对电极上，作为反应室。

本发明的检测试纸将工作电极制作为多个工作电极的阵列，同时检测多种物质，摆脱了只能检测单一物质的局限性。采用非接触的喷涂印刷方式控制生物敏感材料的喷涂量和面积，保证产品的精确度。本发明试纸接触到血液样本后，可在相应的测试仪器上直观的读出各组分的测试结果，制作方法简单，成本低，方便加工和封装，有利于规模化生产。

附图说明

图1本发明多组分测试试纸的结构示意图。

图2本发明多组分测试试纸的分解示意图。

其中，1--基片，2--工作电极阵列，3--参比电极，4--对电极，5--连接电路，6--复合材料层，7--亲水膜。

具体实施方式

参见图1和图2，本发明试纸包括：一个基片1，；基片上印有多个工作电极阵列2；基片上印有一个参比电极3；基片上印有一个对电极4；基片上印有与工作电极阵列及对电极及参比电极相连的电路5，用于将试纸与测试仪器相连获取测试结果；每个工作电极上喷涂有催化反应的生物酶，和能在酶催化中心与电极之间进行电子传递的介质和成膜材料；覆盖于工作电极阵列、参比电极及对电极上形成反应室的亲水膜7。基片上形成电路回路，反应时根据血液中检测组分的浓度高低，分别产生相应大小的电流信号，并被配套的测试仪器读出。该多组分检测试纸结构简单，被检测的物质可以是葡萄糖、尿酸、胆固醇、肌酐、乳酸，使用的酶是葡萄糖氧化酶、尿酸酶、胆固醇氧化酶、肌酐酶、乳酸氧化酶。

工作电极阵列2的每个工作电极上形成有一复合材料层6，用于和血液样本发生反应。该复合材料包括：生物酶、成膜材料，分散于该成膜材料中的纳米导电介质，该导电介质能在酶催化中心与电极之间进行电子传递，增强电路中的导电性。

结合本发明方法的内容提供以下实施例，对本发明做进一步说明：

实施例：

（1）称取10g的石墨、5g的导电炭黑、15g的水性丙烯酸树脂、15g的去离子水、3g的氨水混合研磨搅拌1h，制备水性导电油墨，备用。

（2）将200目的金属或尼龙聚酯材料固定在方型轻质金属框架上，在暗室内涂上柯达感光胶，干燥备用；

（3）将计算机绘制的工作电极和对电极负片置于感光胶上，于25瓦紫外灯下曝光15分钟，用高压水枪冲洗去被电极负片覆盖的未硬化感光胶，干燥后形成丝印模板；

（4）将带有工作电极和对电极图形的丝网模板安装于（SYP）型丝印机上备用；

（5）通过丝网印刷机采用水性导电油墨印制工作电极阵列、对电极及参考电极；

（6）通过丝网印刷机采用水性导电油墨印刷工作电极、对电极、参比电极间相连的电路；

（7）将比活力为≥150u/mg的生物酶溶于pH7.0的磷酸缓冲液中配制成浓度为10mg/ml的酶溶液，充分溶解后搁置0℃冰箱，备用；

（8）配制质量分数为0.5%的Nafion成膜材料溶液，将五种酶和碳纳米管加入到该溶液中，混合搅拌吸附10～36h，制备五种“生物酶导电油墨”，备用；

（9）采用喷涂的方式将所得“生物酶导电油墨”印刷到各个工作电极表面，室温下干燥24h即可完成酶的固载及电极的修饰；

（10）将亲水层覆盖于工作电极阵列、参比电极及对电极上，作为反应室。

这种采用多个工作电极阵列的检测试纸，在短时间内同时检测血液中的多种组分，摆脱了目前市场上试纸检测单一物质的局限性，很大程度的提高了生物传感器的工作效率，大大降低了检测费用。

Claims (1)

1.一种血液多组分检测试纸的制备方法，所述血液多组分检测试纸，包括一个基片，基片上印有多个工作电极、一个参比电极和一个对电极；基片上还印有工作电极、对电极、参比电极间相连的电路；每个工作电极喷涂有一种生物酶、电子传递介质和成膜材料；工作电极、参比电极及对电极上覆盖一层亲水膜形成反应室；其特征在于，制备方法步骤如下：

（1）将石墨、导电炭黑、水性丙烯酸树脂、去离子水、25~28wt%氨水以10:5:15:15:3的质量比例充分混合均匀制备水性导电油墨，备用；

（2）将200-400目数的金属或尼龙聚酯材料丝网固定在方形轻质金属框架上，在暗室内涂上感光胶，干燥备用；

（3）将计算机绘制的工作电极阵列、对电极及参比电极负片置于感光胶上，于20-40瓦紫外线下曝光15-30分钟，用高压水枪冲洗去被电极负片覆盖的未硬化感光胶，干燥后形成丝网模板；

（4）将带有工作电极阵列、对电极及参考电极图形的丝网模板安装于丝网印刷机上备用；

（5）通过丝网印刷机采用水性导电油墨印制工作电极阵列、对电极及参考电极；

（6）通过丝网印刷机采用水性导电油墨印刷工作电极、对电极、参比电极间相连的电路；

（7）将比活力为≥150u/mg的生物酶溶于pH7.0的磷酸缓冲液中配制成浓度为10mg/ml的酶溶液，充分溶解后搁置0℃冰箱备用；

（8）配制质量分数为0.5%的Nafion成膜材料溶液，将各种酶溶液和碳纳米管加入到该溶液中，混合搅拌吸附10～36h，制备各种生物酶导电油墨，备用；

（9）采用喷涂的方式将步骤（6）所得生物酶导电油墨印刷到工作电极表面，室温下干燥24h即可完成酶的固载及电极的修饰；

（10）将亲水层覆盖于工作电极、参比电极及对电极上，作为反应室。