CN113133318A - 氨传感器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于导管引流系统中的氨传感器。本发明还涉及包括本发明的氨传感器的导管、引流袋或连接单元，使用所述氨传感器的方法以及制造所述氨传感器的方法。

Description

氨传感器
技术领域
本发明涉及一种用于导管引流系统中的氨传感器。本发明还涉及包括本发明的氨传感器的导管、引流袋或连接单元，所述氨传感器的使用方法以及所述氨传感器的制造方法。
背景技术
由于导管结垢和阻塞，许多接受长期膀胱留置导尿管术的老年和残疾患者的护理变得复杂。该问题具有不可预测性，并且由于导管的突然阻塞，在夜间或白天的任何时间，社区护士都有可能被因尿潴留或尿失禁而不适的患者召唤。目前控制结垢的方法是无效的，并且通常更换导管会反复阻塞，而患者得到了“阻塞器”的名声。
结垢是由产生尿素酶的生物体，特别是奇异变形杆菌(Proteus mirabilis)感染插管的尿道引起的。细菌尿素酶从尿素中产生氨，尿液变成碱性(pH 8-9)。奇异变形杆菌也可定植在导管表面并形成生物膜。在碱性条件下，磷酸钙和磷酸镁会从尿液中结晶出来，并在导管上形成结晶生物膜。应该注意的是，这些患者的尿液通常被诸如大肠杆菌的生物体感染，这些生物体不是尿素酶的产生者，并且它们的代谢会产生微酸性尿液(pH 5-6)。
插管2-3周后，感染通常以良性状态存在于患者体内。不使用抗生素，因为停止使用会再次出现感染。如上所述，在长期留置导尿管术患者中，细菌的生物膜会在导管上生长，在某些情况下会形成结晶生物膜形式，从而阻塞导管。这会导致膀胱扩张，肾脏反流，败血性休克甚至在某些情况下死亡。晶体会破坏生物膜并引起副作用，例如膀胱结石。另外，患有脊髓损伤或神经系统疾病的患者可能会发生中风。50％的长期患者受到结垢的困扰。因此，与该问题相关的经济和发病率方面都付出了巨大的代价。
需要一种简单的传感器，可以将其结合到导管引流系统中，以发出产生尿素酶的细菌已感染尿液的信号，从而给出即将发生的导管结垢和阻塞的预警信号。
在国际专利申请WO 2006/000764中，本发明人与另一发明人一起设计了一种用于导管引流系统的pH传感器，其基于具有化学键合pH指示剂的聚合物基质。在一个优选的实施方案中，所述聚合物基质是乙酸纤维素。然而，该传感器证明难以制造，并且尚未商业化。此外，作为通用的pH传感器，该传感器容易出现误报，因为由于饮食变化或其它因素而导致尿液中存在的其他碱性物质(例如氢氧根离子)的含量升高，会产生高pH值。由于每日净酸排泄，尿液pH通常为5。当平衡胃酸分泌的“碱潮”增加了尿液pH值时，经常出现饭后碱性pH值。素食者的尿液pH值也很高。素食者的碱性尿液通常比肉食者多，因为肉类和奶制品会产生酸性尿液，而大多数蔬菜和水果产生更多碱性尿液。pH值或碱度较高的尿液也可归因于肾脏疾病，呕吐，引起快速呼吸或尿路感染的疾病。可能导致碱性尿液的药物包括碳酸氢钠、柠檬酸钾和乙酰唑胺，乙酰唑胺是一种用于治疗青光眼、某些类型的癫痫发作和充血性心力衰竭的利尿剂。
作为将pH指示剂化学键合到聚合物基质的替代方法，在出版物Malic Sladjana,Waters Mark G.J.,Basil L,Stickler DJ,Williams DW.2012.Development of an“earlywarning”sensor for encrustation of urinary catheters following Proteusinfection.J Biomed Mater Res Part B 2012:100B:133-137中提出了使用硅酮以及掺入或物理结合的指示剂和亲水性填料的可能性。但是，该出版物也涉及通用的pH传感器。在缓冲溶液中的测试表明，硅酮传感器能够响应pH值从6到8的变化。因此，这些传感器也容易出现假阳性结果。
需要一种简单的传感器，该传感器可以结合到导管引流系统中并且可针对氨，从而消除了假阳性结果。
发明内容
根据第一方面，本发明提供了一种用于导管引流系统中的氨传感器，其中所述氨传感器通过将组合物进行固化得到，所述组合物包含：a)70％重量-95％重量的乙烯基封端的聚二甲基硅氧烷，其包括分子量为100000-125000的乙烯基封端的聚二甲基硅氧烷、分子量为25000-35000的乙烯基封端的聚二甲基硅氧烷和分子量为4000-8000的乙烯基封端的聚二甲基硅氧烷；b)1％重量-10％重量的未处理的气相二氧化硅；c)1％重量-5％重量的pH指示剂；和d)1％重量-4％重量的交联剂。
根据第二方面，本发明提供了一种用于导管引流系统中的氨传感器，其包括聚合物基质，所述聚合物基质包含：70％重量-95％重量的交联的聚二甲基硅氧烷，其包含分子量为100,000-125,000的交联的聚二甲基硅氧烷、分子量为25,000-35,000的交联的聚二甲基硅氧烷以及分子量为4,000-8,000的交联的聚二甲基硅氧烷；其中，所述聚合物基质包封1％重量-10％重量的未处理的气相二氧化硅和1％重量-5％重量的pH指示剂。
发明人惊奇地发现，通过使用如上所定义的具有高、中和低分子量的三种聚二甲基硅氧烷的混合物与特定含量的未处理的气相二氧化硅、pH指示剂和交联剂的组合，可以制造出一种传感器，其对氨具有选择性，并且不会与其他碱性溶液反应。这很重要，因为这意味着当并非因为产生尿素酶的生物如奇异变形杆菌感染而产生氨导致尿液的pH值升高时，所述传感器不会显示假阳性结果。
不受理论的束缚，我们注意到氨是弱碱，并且通常以中性分子形式存在，该中性分子可以扩散到低极性无序介质如硅酮中，特别是如果硅酮的性质如密度特别适合于此。相反地，其他常见的高pH溶液例如氢氧化钠被完全离子化，因此在动力学上不利于扩散到硅酮中。如本发明使用所选择分子量的起始硅氧烷和限定含量的交联剂，可以获得具有有利于氨扩散并且不利于离子扩散的具有特定性质的传感器。此外，在组合物中使用1至10％的未处理的气相二氧化硅进一步促进了氨的扩散，但没有促进氢氧根离子的扩散。
此外，与现有技术的传感器相比，使用乙烯基封端的聚二甲基硅氧烷使制造过程简单明了。
根据第三个方面，本发明提供了一种物品，其包括根据本发明第一或第二方面的氨传感器，其中，所述物品是导管、引流袋、引流单元或连接单元。所述氨传感器优选地被设计成位于导管的引流系统中，使得它们对于患者或护理者是清晰可见的，从而使得所述传感器能够被连续地监视。
根据第四个方面，本发明提供了根据本发明的第一或第二方面的氨传感器在预测即将发生的导管结垢和堵塞中的用途，其包括将所述氨传感器定位在来自导管的尿液流中，并监测所述氨传感器的变化以指示尿液中氨的存在。氨的存在预示着被奇异变形杆菌或相关的产生尿素酶的生物体感染，并表明应采取措施避免急性临床发作。
根据第五个方面，本发明提供了一种制备根据本发明第一或第二方面的氨传感器的方法，所述方法包括以下步骤：制备根据本发明第一方面的组合物，以及将组合物进行固化以形成传感器。
说明
本发明涉及一种氨传感器，该氨传感器由用于制造所述传感器的组合物和所述传感器本身的材料来限定。所述氨传感器中的pH指示剂通过改变颜色对氨的存在做出反应。用于制造所述传感器的组合物中的成分和成分含量经过特殊调整，以便在固化组合物时，有可能形成一种允许氨扩散到其中但不允许其他碱性化合物扩散到其中的材料，使得所述传感器对氨有选择性。
所述氨传感器适于结合到导管引流系统中。术语“导管引流系统”是指导管和引流单元。所述引流单元定义为引流袋和引流袋管，用于连接至所述导管。
固化以制造本发明所述传感器的组合物具有70％重量-95％重量的乙烯基封端的聚二甲基硅氧烷。所述乙烯基封端的聚二甲基硅氧烷交联形成聚二甲基硅氧烷弹性体结构，称为聚合物基质。
已经发现，通过使用高分子量的乙烯基封端的聚二甲基硅氧烷(分子量为100000-125000)、中等分子量的乙烯基封端的聚二甲基硅氧烷(分子量为25000和35000)和低分子量的乙烯基封端的聚二甲基硅氧烷(分子量为4000-8000)的组合，可以得到具有允许氨但不允许其他碱性化合物如氢氧化物扩散到其中的特性的传感器。
在一个优选的实施方案中，所述组合物包含75％重量至90％重量的乙烯基封端的聚二甲基硅氧烷，优选80％重量至85％重量的乙烯基封端的聚二甲基硅氧烷。
还优选的是，所述组合物包含30％重量-50％重量的高分子量乙烯基封端的聚二甲基硅氧烷，25％重量-45％重量的中分子量乙烯基封端的聚二甲基硅氧烷和1％重量-5％重量的低分子量乙烯基封端的聚二甲基硅氧烷。
特别优选地，所述组合物包含分子量为117000的乙烯基封端的聚二甲基硅氧烷，分子量为28000的乙烯基封端的聚二甲基硅氧烷和分子量为6000的乙烯基封端的聚二甲基硅氧烷。
一旦所述聚二甲基硅氧烷交联，末端乙烯基将被与其他硅氧烷的连接基代替。
使用乙烯基封端的聚二甲基硅氧烷是有利的，因为所述聚合反应不会产生副产物。另一个优点是所述pH指示剂可以被物理包埋在聚合物基质中，而不是化学键合。这减少了所述聚合材料的合成步骤。
所述用于制造氨传感器的组合物还包含1％至10％的未处理的气相二氧化硅。所述二氧化硅在固化过程中保持不变，因此所述传感器本身中也存在相同的二氧化硅。这是非常重要的成分，因为它充当填料并帮助氨扩散到聚合物基质中，从而使其可以与pH指示剂相互作用。氨是弱碱，并且作为中性分子可以扩散到低极性介质例如填充的聚二甲基硅氧烷弹性体中。未经处理的二氧化硅是亲水性的，有助于调节所述氨向弹性体中的扩散。完全离子化的溶液(如氢氧化钠)扩散到填充的聚二甲基硅氧烷弹性体中在热力学上是不利的，因此此类溶液不会触发传感器。
未处理的气相二氧化硅是指未经处理以改变主要为氢氧化物表面化学性质的二氧化硅。
优选地，所述组合物和所得的聚合物基质包含2％重量-5％重量的未处理的气相二氧化硅，更优选地，约3％重量的未处理的气相二氧化硅。
在本发明的优选实施方案中，亲水性填料是合成的，无定形的胶态二氧化硅。
所述未经处理的气相二氧化硅的粒径可以决定氨扩散到所述传感器中的速度。发明人发现，平均粒径在0.1至0.5微米，优选0.15至0.4微米范围内的未处理的气相二氧化硅具有良好的结果。粒径是通过使用基于ISO17867：2015-粒径分析-小角度X射线散射确定的。
同样，所述未经处理的气相二氧化硅的表面性质可以决定氨扩散到所述传感器中的速度。BET(Brunauer，Emmett和Teller)表面积在150至250m2/g范围内的未经处理的气相二氧化硅具有特别好的效果。BET(Brunauer，Emmett和Teller)理论通常用于评估气体吸附数据并生成比表面积结果，所述结果以样品的每质量的面积(m2/g)为单位表示。BET表面积的测量符合ISO 9277：2010-通过气体吸附法测定固体的比表面积-BET方法。
合适的材料是技术人员已知的。市售的例子是可从Cabot获得的CAB-O-SIL M5。所述填料的另一个作用是增强所述交联弹性体的物理性能。
所述用于制造氨传感器的组合物和所得的聚合物基体还包含1％重量-5％重量的pH指示剂。所述pH指示剂可以是响应于pH变化而产生可见信号(例如颜色变化)的任何试剂，所述pH变化指示即将发生的导管结垢和阻塞。尿液的pH值通常约为6，但如果将其提高到pH值7.6以上，则有导管结垢和堵塞的危险。合适的pH指示剂包括中性红、溴百里酚蓝、溴百里酚蓝钠盐、甲酚红、苯酚红、3-(间)-硝基苯酚、荧光素和玫红酸。
当在所述氨传感器上形成奇异变形杆菌或类似的产生尿素酶的生物的生物膜时，会产生8至10的局部pH值，表明存在导管结垢的危险。这些优选的指示剂以及可以使用的具有较低和较高pH范围的其他指示剂发生颜色转变的范围具体如下表1所示。
表1
Figure BDA0002416386670000061
Figure BDA0002416386670000071
优选地，所述pH指示剂是溴百里酚蓝钠盐。溴百里酚蓝和溴百里酚蓝钠盐的颜色变化相同，但在硅酮弹性体中所述钠盐是优选的。所述pH指示剂可对由于氨的存在或可能在所述氨传感器上形成的细菌生物膜引起的尿液pH值增加进行响应而改变颜色，但不对非由氨引起的一般pH值增加进行响应而改变颜色。这意味着被产生尿素酶的奇异变形杆菌感染，并且由于结垢即将使导管阻塞。
所述pH指示剂存在于获得所述氨传感器的组合物中，并且也存在于所述传感器本身中。当所述聚二甲基硅氧烷被固化时，所述pH指示剂因不发生反应而不变，而是在所述组合物固化期间被物理包埋在所述硅氧烷聚合物基质中。
所述用于制造氨传感器的组合物以及所得的聚合物基质包含组合物重量的1-5％的pH指示剂，优选2％重量-3％重量。
本发明的氨传感器优选包含基质稳定剂，其可以以所述用于制造传感器的组合物的5％重量-15％重量，优选8％至10％的含量存在。所述基质稳定剂在固化过程中不会发生反应，因此以与所述组合物中相同的形式和比例存在于所述传感器中。
所述基质稳定剂的目的是改善所述pH指示剂的保留率。保留所述pH指示剂是有利的，从而在使用期间保持pH指示剂的有效性。此外，所述pH指示剂从所述氨传感器中的浸出将污染通过所述传感器的流体。
季铵化合物，例如十六烷基三甲基溴化铵可用作基质稳定剂。季铵化合物可用作表面活性剂，并被许多物质强烈吸收。它们在溶液中产生带正电的离子，并在发生去质子化时(例如随着所述pH指示剂的颜色变化)帮助保留pH指示剂。
用于制造本发明的传感器的组合物具有占所述组合物的1％重量-4％重量的交联剂。所述交联剂对于在固化过程中聚合乙烯基封端的聚二甲基硅氧烷至关重要。选择所述交联剂的含量以确保所述传感器的特性适合氨扩散到传感器中，但不适合氢氧根等离子的扩散。交联的聚二甲基硅氧烷弹性体是低极性无序的介质，它有利于中性分子如氨的扩散。交联剂的含量经过专门设计，可与二氧化硅填料的类型和用量一起优化氨向所述弹性体基质中的这种扩散。完全离子化的氢氧化物类分子在热力学上不利于扩散到这种类型的交联硅酮基质中。
所述乙烯基封端的聚二甲基硅氧烷通过加聚交联反应由交联剂连接在一起。所述交联剂不存在于所述传感器本身中，因为它们在所述反应中被耗尽。
所述组合物优选包含1.5％重量至3％重量的交联剂，更优选2.5％重量的交联剂。已经发现这些含量效果特别好。
可以使用用于乙烯基封端的聚二甲基硅氧烷的任何合适的交联剂，并且技术人员熟知此类化合物。优选地，所述交联剂是氢化物官能的硅氧烷。氢化物官能的硅氧烷对乙烯基官能的硅氧烷的氢化硅烷化反应是在两部分室温和热固化体系中使用加成固化化学的基础。在一个优选的实施方案中，所述交联剂是：分子量范围为900-65,000的三甲基硅氧基封端的甲基氢硅氧烷-二甲基硅氧烷共聚物(MethylHydrosiloxane–Dimethylsiloxanecopolymers,trimethylsiloxy terminated)，分子量范围为400-65,000的氢封端聚二甲基硅氧烷(Hydride Terminated PolyDimethylsiloxanes)，或分子量为1400-2400的三甲基硅氧基封端的聚甲基氢硅氧烷(Poly MethylHydrosiloxane,Trimethylsiloxyterminated)。
所述最优选的交联剂是三甲基硅氧基封端的甲基氢硅氧烷-二甲基硅氧烷共聚物。优选地，所述交联剂的分子量为900-65000，更优选地，所述交联剂的分子量为900至2000。这些交联剂是优选的，因为它们具有更容易控制的反应性，并产生具有较低交联密度的坚韧弹性体。
在一个优选的实施方案中，所述制造本发明传感器的组合物还包含促进剂。所述促进剂可以催化所述交联剂和乙烯基封端的聚二甲基硅氧烷之间的聚合反应以加快反应，和/或使其在较低的温度例如室温下发生。所述促进剂通常不会在反应过程中耗尽，因此也将在所述传感器本身中存在并结合在硅氧烷聚合物基质中。在一个优选的实施方案中，所述铂催化剂以0.1％重量-0.2％重量的含量存在于所述组合物和所得的聚合物基质中。
所述促进剂通常是铂催化剂。优选是铂-羰基环乙烯基甲基硅氧烷络合物、铂-二乙烯基四甲基二硅氧烷络合物、铂-环乙烯基甲基硅氧烷络合物或铂-辛醛/辛醇络合物。在一个优选的实施方案中，所述促进剂是铂-二乙烯基四甲基二硅氧烷络合物。事实证明，这种促进剂效果特别好，因为它可使所述组合物在室温下约一个小时内固化。
在一个实施方案中，本发明涉及一种用于导管引流系统中的氨传感器，所述氨传感器通过将组合物进行固化得到，所述组合物包含：a)70％重量-95％重量的乙烯基封端的聚二甲基硅氧烷，包括分子量为100000-125000的乙烯基封端的聚二甲基硅氧烷、分子量为25000-35000的乙烯基封端的聚二甲基硅氧烷和分子量为4000-8000的乙烯基封端的聚二甲基硅氧烷；b)1％重量-10％重量的未处理的气相二氧化硅；c)1％重量-5％重量的pH指示剂；和d)1％重量-4％重量的交联剂。
所述聚合物加上所述亲水性填料和pH指示剂的独特组合，可提供硅酮弹性体聚合物基质，该基质允许高氨尿扩散，从而触发所述传感器。
表征所述传感器的另一种方法是基于硅酮的传感器，所述传感器可以可靠地检测出由产生尿素酶的细菌(主要是奇异变形杆菌)感染引起的尿中氨的增加。这种宝贵的信息使得可以及早介入以减少导管阻塞和更严重的上升感染的可能性。高度通用的传感器可以放置在从导管末端到引流袋的任何位置，并且可以制成所需的任何形状。
本发明还涉及一种包括氨传感器的物品，其中该物品是导管、引流袋、引流单元或连接单元。所述传感器位于导管引流系统中的优点是它对患者或护理人员清晰可见，从而可以对所述传感器进行连续监视。
当所述物品是导管时，所述氨传感器被定位，使得当使用所述导管时患者或护理者可以看见所述氨传感器。优选地，所述氨传感器位于靠近要插入的导管的端部，但是当导管被插入，其对于患者或护理者仍然是可见的。在优选的实施方式中，所述氨传感器位于导管的末端，在使用时所述导管连接至所述引流袋管。
当所述物品是引流单元时，所述氨传感器应定位在使用引流单元时患者或护理人员都能看到的位置。在一个优选的实施方案中，所述氨传感器位于引流袋管的末端，在使用时所述引流袋管连接至所述导管。
当所述物品是连接单元时，所述连接单元可以被插入在所述引流单元和导管之间。所述连接单元的优点在于其可以与现有的导管和引流单元一起使用，制造起来更容易且更便宜，并且可以容易地更换而无需更换所述导管或引流单元。
本发明还提供了本发明的氨传感器在预测即将发生的导管结垢和堵塞中的用途，包括将所述氨传感器定位在来自导管的尿液中，并监测所述氨传感器的变化以指示在尿液中是否存在氨。用于制造传感器的所述组合物使得当氨缓慢扩散到所述传感器中时，所述传感器只会对尿液中氨含量的持续增加做出反应。
本文所用的术语“持续的氨含量”是指氨含量持续增加超过6小时，优选地超过9小时，最优选地超过12小时。如果氨含量持续增加超过6、9或12小时，则氨的变化很有可能是由于产生尿素酶的细菌导致导管结垢而不是其他因素(例如饮食)引起的。
特别地，所述氨传感器可用于检测与所述传感器接触或在所述传感器上形成的细菌膜内的流体(即尿液)中氨的存在，从而提供即将发生的导管结垢和阻塞的指示。氨的任何短暂增加都不会被检测到，并且会避免误报。重要的是，也不会检测到除了氨外其他任何原因导致的pH升高。通过预测即将发生的导管结垢和阻塞，可以采取补救措施，例如更换导管以确保导管不会被阻塞。
本发明还涉及一种制造氨传感器的方法，所述方法包括以下步骤：制备如上所述的组合物，将所述组合物进行固化以形成传感器。
如对本领域技术人员显而易见的，可以以任何合适的方式制备组合物。优选地，所述组合物通过首先用乙烯基封端的聚二甲基硅氧烷和未处理的气相二氧化硅制备硅酮基质。可以使用标准的硅酮混合技术将它们混合在一起，最好最后加入二氧化硅。
为了能够储存所述组合物直至准备固化，在一个优选的实施方案中，将所述硅酮基质分为第一部分和第二部分。在所述第一部分中添加基质稳定剂、pH指示剂和促进剂。在所述第二部分中添加基质稳定剂、pH指示剂和交联剂。以这种方式，所述第一部分和第二部分本身在室温下不易反应，因为它们不同时包含所述促进剂和交联剂，而是在混合时彼此反应。
当准备好形成所述传感器时，将所述第一部分和所述第二部分混合在一起以形成所述组合物，然后将其固化。它们通常在模具中或模具附近混合在一起，然后在模具中固化，所述模具与所需传感器的尺寸和形状相同。
固化所述传感器所需的条件取决于所使用的促进剂。在一个优选的实施方案中，所述固化在室温下进行约一个多小时。
现在参考附图通过示例的方式描述本发明的实施方案，其中：
图1(a)显示了一个FloSense筒(FloSense Cartridge)，图1(b)显示了一个放置在装有溶液的玻璃瓶上的FloSense筒；
图2显示了8小时后，浸入各种溶液的小瓶中的硅酮传感器的颜色变化；和
图3直观地显示了8小时的时候，在各种溶液中的FloSense筒中的硅酮传感器的结果。
实施例1-传感器硅酮生产方案
成分清单
·V46–乙烯基封端的聚二甲基硅氧烷(MW＝117,000)–(聚合物A)
·V31-乙烯基封端的聚二甲基硅氧烷(MW＝28,000)–(聚合物B)
·V21-乙烯基封端的聚二甲基硅氧烷(MW＝6,000)–(聚合物C)
·Cabosil M5未处理的气相二氧化硅(胶态二氧化硅)(BET表面积200m2g，粒径0.2-0.3微米)铂-二乙烯基四甲基二硅氧烷络合物(铂RTV)
·十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)
·溴百里酚蓝钠盐标准F(BTB)
·三甲基硅氧基封端的甲基氢硅氧烷-二甲基硅氧烷共聚物(Xlinker)
配方和技术
硅酮基质
基本配方 1500g批次 3000g批次
聚合物A–50.94％ 764.1g 1528.2g
聚合物B–42.36％ 635.4g 1270.8g
聚合物C–3.36％ 50.4g 100.8g
Cabosil(M5)–3.30％ 49.5g 99.0g
使用标准硅酮混合技术制备基质。将所有成分缓慢加入到工业行星搅拌机，Cabosil填料最后加入。
制备溴百里酚蓝溶液(BTB溶液)
制成标准重量体积比溶液：在密封玻璃容器(glass bijou)中将1g溴百里酚蓝钠盐加入到10mL蒸馏水中，边搅拌(电磁搅拌器)边轻微加热，直到所有BTB溶解。
制备子-基质A部分和子-基质B部分
子-基质A部分 100g 200g
硅酮基质 88.34％ 88.34g 176.68g
铂(RTV) 0.3％ 0.3g 0.6g
CTAB 9.09％ 9.09g 18.18g
BTB溶液 2.27％ 2.27 g 4.54g
·使用专用刮刀取所述配方中每种成分。
·称量所述基质并手工将所述铂络合物小心地折叠到其中。
·小心地加入CTAB，手工折叠直到尽可能多地吸收。
·加入至所述BTB溶液中，手工混合至吸收。
子-基质B部分 100g 200g
硅酮基质 83.6％ 83.6g 167.20g
Xlinker 5％ 5g 10g
CTAB 9.09％ 9.09g 18.18g
BTB溶液 2.27％ 2.27g 4.54g
·使用专用刮刀取所述配方中每种成分。
·称量所述基质并手工将Xlinker小心地折叠到其中。
·小心地加入CTAB，手工折叠直到尽可能多地吸收。
·加入至所述BTB溶液中，手工混合至吸收。
将子-基质A部分和子-基质B部分装筒
·每批传感器硅酮使用两个新的10mL注射器。
·小心地用新的手术刀将每个注射器的底部切开。
·将一个注射器标为A，另一个标为B。
·将双筒插入固定器中，将一侧用胶带粘上，使得只有一个腔室是可以进入的。
·使用注射器A吸起子-基质A，然后将其注入所述双筒的一个腔室中。
·所有A部分用完后，对B部分重复该过程。
成型和切割传感器
·将喷嘴连接到准备好的筒上，然后注入模具中。
·快速连接模具顶部并用螺栓固定到位。
·让材料在室温下固化1小时。
·松开螺栓并小心地将材料脱模。
·小心修剪成型板的多余材料。
·使用新的手术刀切割材料，以得到13mm x 13mm的正方形。
实施例2-传感器对氨溶液的特异性反应性研究
将所述传感器在氨溶液中的反应与所述传感器在氢氧化钠溶液和高pH缓冲液中的反应进行比较
方法
·根据实施例1配制传感器硅酮，制成13mm x 13mm的条。
·在本研究中使用了氨(30％在蒸馏水中，pH 9.25)溶液，氢氧化钠(30％在蒸馏水中，pH 9.5)溶液和预制缓冲溶液(pH 9)。
·将每种溶液5mL放入玻璃瓶中，并将传感器条放入内部，然后小心密封。
·将FloSense筒置于玻璃瓶的顶部，以使所述筒的尖端刚好在溶液上方(参见图1(b))。
·FloSense筒是专门设计的腔室，可容纳两条氨传感器硅酮，并设计为可安装在导管和引流袋之间。
在1小时、3小时、8小时、24小时进行任何颜色变化的观察，然后每天观察，进行11周，以模拟可以原位放置导管的最长时间。
结果
表1和表2汇总了所述研究结果。在研究开始时，所述硅酮传感器的颜色为黄色。在氢氧化钠溶液或pH 9缓冲液中根本没有观察到颜色变化。相反，当所述传感器暴露于氨溶液中后，在8小时后看到从黄色到深蓝色的非常明显的颜色变化(参见图2)。
表1:传感器条的颜色变化
在溶液中的时间 pH 9缓冲液 NaOH溶液 氨溶液
1小时 未变化 未变化 未变化
3小时 未变化 未变化 变绿
8小时 未变化 未变化 深蓝
24小时 未变化 未变化 深蓝
1-14天 未变化 未变化 深蓝
2-12周 未变化 未变化 深蓝
表2:在FloSense筒中的硅酮传感器的颜色变化
在溶液中的时间 pH 9缓冲 NaOH溶 氨溶液
1小时 液未变化 液未变化 未变化
3小时 未变化 未变化 变绿
8小时 未变化 未变化 深蓝
24小时 未变化 未变化 深蓝
1-14天 未变化 未变化 深蓝
2-12周 未变化 未变化 深蓝
图2显示了8小时后，浸入各种溶液的小瓶中的硅酮传感器的颜色变化。左侧的小瓶包含在pH值为9的缓冲液中的硅胶传感器，其颜色为黄色。中间的小瓶包含在氢氧化钠溶液中的硅酮传感器，其颜色为黄色。右侧的小瓶包含在氨溶液中的硅酮传感器，其颜色为深蓝色。从8小时到12周测试结束，所述颜色保持不变。
图3直观地显示了8小时的时候，在各种溶液中的FloSense筒中的硅酮传感器的结果。左侧是装有pH值为9缓冲液的置有FloSense筒的玻璃瓶。所述传感器为黄色。中间是装有氢氧化钠溶液的置有FloSense筒的玻璃瓶。所述传感器为黄色。右边是装有氨溶液的置有FloSense筒的玻璃瓶。所述传感器为深蓝色。同样，从8小时到12周测试结束，所述颜色保持不变。
结论
所述硅酮传感器对氨溶液(甚至是在FloSense筒中观察到的蒸气)具有明确的特异性，并且在高pH溶液中也没有显示颜色变化。当存在高水平产生尿素酶的细菌时，这种选择性使其特别适用于提取尿液中普遍存在的特定高氨条件。这使所述传感器成为预测导尿管潜在阻塞的有力工具。

Claims (20)

1.一种用于导管引流系统中的氨传感器，其中，所述氨传感器通过将组合物进行固化得到，所述组合物包含：
a)70％重量-95％重量的乙烯基封端的聚二甲基硅氧烷，其包括分子量为100000-125000的乙烯基封端的聚二甲基硅氧烷、分子量为25000-35000的乙烯基封端的聚二甲基硅氧烷和分子量为4000-8000的乙烯基封端的聚二甲基硅氧烷；
b)1％重量-10％重量的未处理的气相二氧化硅；
c)1％重量-5％重量的pH指示剂；和
d)1％重量-4％重量的交联剂。
2.根据权利要求1所述的氨传感器，其中，所述组合物包含75％重量-90％重量的乙烯基封端的聚二甲基硅氧烷，优选80％重量-85％重量的乙烯基封端的聚二甲基硅氧烷。
3.根据权利要求1或2所述的氨传感器，其中，所述组合物包含30％重量-50％重量的分子量为100000至125000的乙烯基封端的聚二甲基硅氧烷、25％重量-45％重量的分子量为25000至35000的乙烯基封端的聚二甲基硅氧烷和1％重量至5％重量的分子量为4000至8000的乙烯基封端的聚二甲基硅氧烷。
4.根据前述权利要求中任一项所述的氨传感器，其中，所述组合物包含分子量为117000的乙烯基封端的聚二甲基硅氧烷、分子量为28000的乙烯基封端的聚二甲基硅氧烷和分子量为6000的乙烯基封端的聚二甲基硅氧烷。
5.根据前述权利要求中任一项所述的氨传感器，其中，所述未处理的气相二氧化硅的平均粒径在0.1-0.5微米的范围内，优选在0.15-0.4微米的范围内。
6.根据前述权利要求中任一项所述的氨传感器，其中，所述未处理的气相二氧化硅的BET表面积为150至250m2/g。
7.根据前述权利要求中任一项所述的氨传感器，其中，所述组合物包含2％重量-5％重量的未处理的气相二氧化硅，优选地，所述组合物包含约3％重量的未处理的气相二氧化硅。
8.根据前述权利要求中任一项所述的氨传感器，其中，所述交联剂是三甲基硅氧基封端的甲基氢硅氧烷-二甲基硅氧烷共聚物，优选地，所述交联剂的分子量为900-65000，更优选地，所述交联剂的分子量为900-2000。
9.根据前述权利要求中任一项所述的氨传感器，其中，所述组合物包含1.5％重量-3.5％重量的交联剂，优选地，所述组合物包含约2.5％重量的交联剂。
10.根据前述权利要求中任一项所述的氨传感器，其中，所述pH指示剂选自中性红、溴百里酚蓝、溴百里酚蓝钠盐、甲酚红、苯酚红、3-(间)-硝基苯酚、荧光素和玫红酸，优选地，所述pH指示剂是溴百里酚蓝钠盐。
11.根据前述权利要求中任一项所述的氨传感器，其中，所述组合物包含2％重量-3％重量的pH指示剂。
12.根据前述权利要求中任一项所述的氨传感器，其中，所述组合物还包含基质稳定剂，优选地，所述组合物包含5％重量-15％重量的基质稳定剂，更优选地，8％重量-10％重量的基质稳定剂。
13.根据权利要求12所述的氨传感器，其中，所述基质稳定剂是季铵化合物，优选地，所述基质稳定剂是十六烷基三甲基溴化铵。
14.根据前述权利要求中任一项所述的氨传感器，其中，所述组合物还包含促进剂，优选地，所述促进剂是铂催化剂，更优选地，所述促进剂是铂-二乙烯基四甲基二硅氧烷络合物。
15.根据权利要求14所述的氨传感器，其中，所述铂催化剂在所述组合物中的含量为0.1％重量-0.2％重量。
16.一种用于导管引流系统中的氨传感器，其包括聚合物基质，所述聚合物基质包含：70％重量-95％重量的交联的聚二甲基硅氧烷，其包含分子量为100,000-125,000的交联的聚二甲基硅氧烷、分子量为25,000-35,000的交联的聚二甲基硅氧烷以及分子量为4,000-8,000的交联的聚二甲基硅氧烷；其中，所述聚合物基质包封1％重量-10％重量的未处理的气相二氧化硅和1％重量-5％重量的pH指示剂。
17.一种物品，其包括根据前述权利要求中任一项所述的氨传感器，其中，所述物品是导管、引流袋、引流单元或连接单元。
18.根据权利要求1-16中任一项所述的氨传感器在预测即将发生的导管结垢和堵塞中的用途，其包括将所述氨传感器定位在来自导管的尿液流中，并监测所述氨传感器的变化以指示尿液中氨的存在。
19.一种根据权利要求1至16中任一项所述的氨传感器的制备方法，所述方法包括以下步骤：制备组合物，所述组合物包含：
a)70％重量-95％重量的乙烯基封端的聚二甲基硅氧烷，其包括分子量为100000-125000的乙烯基封端的聚二甲基硅氧烷、分子量为25000-35000的乙烯基封端的聚二甲基硅氧烷和分子量为4000-8000的乙烯基封端的聚二甲基硅氧烷；
b)1％重量-10％重量的未处理的气相二氧化硅；
c)1％重量-5％重量的pH指示剂；和
d)1％重量-4％重量的交联剂；以及
将所述组合物进行固化以形成传感器。
20.根据权利要求18所述的方法，其中，所述组合物通过以下方式制备：
用乙烯基封端的聚二甲基硅氧烷和未处理的气相二氧化硅制备硅酮基质；
将所述硅酮基质分为第一部分和第二部分；
在所述第一部分中添加基质稳定剂、pH指示剂和促进剂；
在所述第二部分中添加基质稳定剂、pH指示剂和交联剂；以及
将所述第一部分和所述第二部分混合在一起以形成所述组合物。
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