CN114002293A

CN114002293A - 分析物监测探头

Info

Publication number: CN114002293A
Application number: CN202111387854.6A
Authority: CN
Inventors: 陈立果; 方俊飞; 郭盼
Original assignee: Shenzhen Guiji Sensing Technology Co ltd
Current assignee: Shenzhen Guiji Sensing Technology Co ltd
Priority date: 2021-11-22
Filing date: 2021-11-22
Publication date: 2022-02-01
Anticipated expiration: 2041-11-22
Also published as: CN114002293B

Abstract

本发明提供了一种分析物监测探头，包括分散布置的工作电极、对电极和参比电极，工作电极包括：基底层，其配置为可以导电，并且在基底层表面，修饰有第一可交联基团；传感层，其通过涂覆传感试剂而形成在基底层上并能够与分析物发生化学反应，传感试剂包括氧化还原介体、酶和交联剂，其中，酶含有第二可交联基团，氧化还原介体含有第三可交联基团；以及聚合物膜层，聚合物膜层形成在传感层上，聚合物膜层含有第一可交联基团、第二可交联基团和第三可交联基团的至少一种；其中，第一可交联基团、第二可交联基团和第三可交联基团能够与交联剂发生交联。

Description

分析物监测探头

技术领域

本发明涉及一种分析物检测领域，具体涉及一种分析物监测探头。

背景技术

生物传感器是将生物材料、生物衍生材料，或者生物仿生材料与光学、电化学、温度、压电、磁体、或者是微机械的物理化学传感器或传感微系统紧密结合的分析装置，包括葡萄糖传感器、乳酸传感器、尿酸传感器、胆固醇传感器等。迄今为止，商业上应用最广泛的生物传感器是葡萄糖传感器。

其中，糖尿病是糖、蛋白质、脂肪、水和电解质等一系列代谢紊乱综合征，其由遗传因素、免疫功能紊乱、微生物感染及其毒素等各种致病因子作用于机体导致胰岛功能减退、胰岛素抵抗等而引起。假如糖尿病没有得到良好的控制，则有可能会引起一些并发症。目前,糖尿病尚无根治方法，只有控制方法。对于糖尿病患者而言，如果患者平日能够实时、连续监测葡萄糖，可以优先减少和降低胰岛素依赖性的糖尿病患者的低葡萄糖症和高葡萄糖症等并发症的发生。通常，葡萄糖的监测可以通过将葡萄糖传感器的传感探头植入体内，监测组织液中的葡萄糖浓度以及周围的血流、新陈代谢速率以及血管中的葡萄糖浓度变化速率来实现。

随着科技水平的发展，各式各样便携的分析物传感器进入人们视野，尤其是某些植入式分析物传感器，更是受到患者和各大医院的青睐。但是，在植入式分析物传感器的使用过程中，传感探头上的各层物质易出现附着不牢导致的问题，导致传感探头的稳定性较差甚至直接失效。

发明内容

本发明有鉴于上述现有技术的状况而完成，其目的在于提供一种能够提高稳定性的分析物监测探头。

为此，本发明一方面提供了一种分析物监测探头，包括分散布置的工作电极、对电极和参比电极，所述工作电极包括：可导电的基底层，在所述基底层表面，修饰有第一可交联基团；传感层，其通过涂覆传感试剂而形成在所述基底层上并能够与分析物发生化学反应，所述传感试剂包括氧化还原介体、酶和交联剂，其中，所述酶含有第二可交联基团，所述氧化还原介体含有第三可交联基团；以及聚合物膜层，所述聚合物膜层形成在所述传感层上，所述聚合物膜层含有所述第一可交联基团、所述第二可交联基团和所述第三可交联基团的至少一种；其中，所述第一可交联基团、所述第二可交联基团和所述第三可交联基团能够与所述交联剂发生交联以使所述基底层与所述传感层通过所述交联剂形成交联，使所述传感层与所述聚合物膜层通过所述交联剂形成交联，并在所述传感层中使所述酶、所述氧化还原介体和所述交联剂形成三维网络结构。

在本发明中，通过对基底层表面修饰上第一可交联基团，能够与传感层中的交联剂发生交联，使基底层与传感层之间结合更加紧密，减少传感层发生剥落的概率，从而能够提高分析物监测探头的稳定性；通过传感层中酶的第二可交联基团、氧化还原介体的第三可交联基团与交联剂发生交联，使传感层中酶、氧化还原介体、交联剂形成三维网络结构，使酶更加稳固地固定于传感层中，从而能够提高分析物监测探头的稳定性；使氧化还原介体更加稳固地固定于传感层中，减少氧化还原介体的流失，从而能够稳定地发挥氧化还原介体的电子传递作用；通过聚合物膜层和交联剂发生交联，减少聚合物膜层发生剥落的概率，从而能够提高分析物监测探头的稳定性。

另外，在本发明所涉及的分析物监测探头中，可选地，所述聚合物膜层包括依次形成在所述传感层的扩散控制层、抗干扰层和抗生物淤积层，所述聚合物膜层还包括所述交联剂，所述扩散控制层含有所述第一可交联基团、所述第二可交联基团和所述第三可交联基团的至少一种，所述抗干扰层含有所述第一可交联基团、所述第二可交联基团和所述第三可交联基团的至少一种，所述抗生物淤积层含有所述第一可交联基团、所述第二可交联基团和所述第三可交联基团的至少一种，所述扩散控制层、所述抗干扰层和所述抗生物淤积层之间通过所述交联剂发生交联。由此，使扩散控制层、抗干扰层和抗生物淤积层与交联剂发生交联，能够减少各层剥落的可能，提高聚合物膜层的稳定性。

另外，在本发明所涉及的分析物监测探头中，可选地，所述第一可交联基团选自氨基、伯胺、仲胺、叔胺、醇羟基、酚羟基、羧基、硫醇基、酰胺、酸酐基的至少一种，所述第二可交联基团选自羧基、羟基、氨基、巯基的至少一种，所述第三可交联基团选自氨基、伯胺、仲胺、叔胺、吡啶、咪唑、苯酚、羧基、酰基叠氮化物、酰基卤化物、硫醇基、烷基磺酸酯、羟胺，硫醇基、酰胺、酸酐基的至少一种。

另外，在本发明所涉及的分析物监测探头中，可选地，所述交联剂选自胺反应性双官能交联剂、吡啶或咪唑反应性双官能交联剂、吡啶或咪唑反应性三官能交联剂、以及吡啶或咪唑反应性四官能交联剂中的一种或多种。由此，交联剂能够和第一可交联基团、第二可交联基团和/或第三可交联基团中的氨基和吡啶等发生交联作用。

另外，在本发明所涉及的分析物监测探头中，可选地，使所述基底层浸泡于电解液进行电解，以使所述基底层表面修饰有所述第一可交联基团。

另外，在本发明所涉及的分析物监测探头中，可选地，所述电解液为氨基甲酸铵溶液，以使所述基底层表面修饰有氨基。

本发明另一方面提供了一种一种分析物监测探头的工作电极的制作方法，包括：准备可导电的基底层并在所述基底层表面修饰第一可交联基团；准备包括氧化还原介体、酶、交联剂的传感试剂，并在所述基底层上涂覆所述传感试剂形成传感层，其中，所述酶含有第二可交联基团，所述氧化还原介体含有第三可交联基团；并且在所述传感层上涂覆膜聚合物以形成聚合物膜层，其中所述膜聚合物含有所述第一可交联基团、所述第二可交联基团和所述第三可交联基团的至少一种；其中，所述第一可交联基团、所述第二可交联基团和所述第三可交联基团能够与所述交联剂发生交联以使所述基底层与所述传感层通过所述交联剂形成交联，使所述传感层与所述聚合物膜层通过所述交联剂形成交联，并在所述传感层中使所述酶、所述氧化还原介体和所述交联剂形成三维网络结构。

在本发明中，通过对基底层表面修饰上第一可交联基团，能够与传感层中的交联剂发生交联，使基底层与传感层之间结合更加紧密，减少传感层剥落的现象，从而能够提高分析物监测探头的稳定性；通过传感层中酶的第二可交联基团、氧化还原介体的第三可交联基团与交联剂发生交联，使传感层中酶、氧化还原介体、交联剂形成三维网络结构，使酶更加稳固地固定于传感层中，从而能够提高分析物监测探头的稳定性；使氧化还原介体更加稳固地固定于传感层中，减少氧化还原介体的流失，从而能够稳定地发挥氧化还原介体的电子传递作用；通过聚合物膜层和交联剂发生交联，减少聚合物膜层剥落的现象的发生概率，从而能够提高分析物监测探头的稳定性。

另外，在本发明所涉及的制作方法中，可选地，所述第一可交联基团选自氨基、伯胺、仲胺、叔胺、醇羟基、酚羟基、羧基、硫醇基、酰胺、酸酐基的至少一种，所述第二可交联基团选自羧基、羟基、氨基、巯基的至少一种，所述第三可交联基团选自氨基、伯胺、仲胺、叔胺、吡啶、咪唑、苯酚、羧基、酰基叠氮化物、酰基卤化物、硫醇基、烷基磺酸酯、羟胺，硫醇基、酰胺、酸酐基的至少一种；所述交联剂选自胺反应性双官能交联剂、吡啶或咪唑反应性双官能交联剂、吡啶或咪唑反应性三官能交联剂、以及吡啶或咪唑反应性四官能交联剂中的一种或多种。

另外，在本发明所涉及的制作方法中，可选地，使所述基底层浸泡于电解液进行电解，以使所述基底层表面修饰有所述第一可交联基团。

另外，在本发明所涉及的制作方法中，可选地，所述电解液为氨基甲酸铵溶液，以使所述基底层表面修饰有氨基。

根据本发明，能够提供一种提高稳定性的分析物监测探头。

附图说明

现在将仅通过参考附图的例子进一步详细地解释本发明的实施例，其中：

图1是示出了本发明的实施方式所涉及的葡萄糖监测探头的应用场景示意图。

图2是示出了本发明的实施方式所涉及的葡萄糖监测探头的结构示意图。

图3是示出了图2所涉及的葡萄糖监测探头处于弯折状态的结构示意图。

图4是示出了本发明的实施方式所涉及的葡萄糖监测探头的工作电极的结构示意图。

图5是示出了本发明的实施方式所涉及的葡萄糖监测探头与组织的葡萄糖反应的示意图。

图6是示出了本发明的实施方式所涉及的葡萄糖监测探头的工作电极的制作方法的示意图。

图7是示出了本发明的实施方式所涉及的葡萄糖监测探头的工作电极的制作方法的流程图。

图8是示出了本公开的实施方式所涉及的葡萄糖监测探头的工作电极的聚合物膜层制作方法的流程图。

图9是示出了本发明的实施方式所涉及的葡萄糖监测探头中电流下降值随时间变化曲线图。

附图标号说明：

G…葡萄糖监测仪，

1…葡萄糖监测探头，1a…连接部分，1b…植入部分，

10…工作电极，20…参比电极，30…对电极，40/50/60…触点，

110…基底层，120…传感层，130…聚合物膜层，

131…扩散控制层，132…抗干扰层，133…抗生物淤积层，

2…电子系统，

S…衬底。

具体实施方式

下面，结合附图和具体实施方式，进一步详细地说明本发明。在附图中，相同的部件或具有相同功能的部件采用相同的符号标记，省略对其的重复说明。

另外，在本公开的下面描述中涉及的小标题等并不是为了限制本公开的内容或范围，其仅仅是作为阅读的提示作用。这样的小标题既不能理解为用于分割文章的内容，也不应将小标题下的内容仅仅限制在小标题的范围内。

在本实施方式中，分析物监测探头所针对的分析物可以为葡萄糖、乙酰胆碱、淀粉酶、胆红素、胆固醇、绒毛膜促性腺激素、肌酸激酶、肌酸、肌酸酐、DNA、果糖胺、谷氨酰胺、生长激素、激素、酮体、乳酸盐、氧、过氧化物、前列腺特异性抗原、凝血酶原、RNA、促甲状腺激素或肌钙蛋白中的一种或多种。以下，以葡萄糖作为分析物为例，对本实施方式示例所涉及的葡萄糖监测探头进行说明。需要说明的是，针对其他的分析物，本领域技术人员基于葡萄糖所采用的葡萄糖监测探头稍加改动便能够对其他分析物进行分析。

在本实施方式中，葡萄糖监测探头有时也可以称为植入式葡萄糖监测探头、葡萄糖监测仪的探头或探头。

图1是示出了本公开的实施方式所涉及的葡萄糖监测探头1的应用场景示意图。图2是示出了本公开的实施方式所涉及的葡萄糖监测探头1的结构示意图。图3是示出了图2所涉及的葡萄糖监测探头1处于折叠状态的结构示意图。

在本实施方式中，葡萄糖监测仪G可以包括葡萄糖监测探头1和与葡萄糖监测探头1相连接的电子系统2。通过将便携式葡萄糖监测仪G的葡萄糖监测探头1植入到体表，与体表的组织液接触，从而能够利用葡萄糖监测探头1感测组织液的葡萄糖浓度信号，通过将该葡萄糖浓度信号传递给电子系统2，从而能够获得相应的葡萄糖浓度。

具体而言，葡萄糖监测探头1的一部分(特别是传感部分)可以被植入于例如人体的体表而与体内的组织液接触。另外，葡萄糖监测探头1的另一部分还与位于体表的电子系统2连接。在葡萄糖监测仪G工作时，葡萄糖监测探头1可以与体内的组织液反应生成感测信号(例如电流信号)，并且将感测信号传输至体表的电子系统2，电子系统2对感测信号进行处理，以获得葡萄糖浓度。尽管图1示出了葡萄糖监测探头1的配置位置，但是本实施方式不限于此，例如葡萄糖监测探头1也可以配置在腹部、腰部、腿部等。

在本实施方式中，尽管葡萄糖监测探头1直接检测的是组织液的葡萄糖，但组织液的葡萄糖浓度与血液的葡萄糖浓度具有强关联性，通过组织液的葡萄糖可以判断出血液的葡萄糖浓度。

在本实施方式中，葡萄糖监测探头1可以包括衬底S、以及设置在衬底S上的工作电极10、参比电极20和对电极30(参见图2)。另外，葡萄糖监测探头1还可以包括与工作电极10经由引线连接的触点40、与工作电极20经由引线连接的触点50、以及与工作电极30经由引线连接的触点60。在一些示例中，葡萄糖监测探头1可以经由触点40、触点50和触点60与电子系统2连接。

在一些示例中，衬底S可以是柔性衬底。柔性衬底可以大体由聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚酰亚胺(PI)、聚苯乙烯(PS)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚对萘二甲酸乙二醇酯(PEN)中的至少一种制成。另外，在另一些示例中，柔性衬底也可以大体由金属箔片、超薄玻璃、单层无机薄膜、多层有机薄膜或多层无机薄膜等制成。

在一些示例中，衬底S也可以是非柔性衬底。非柔性衬底可以大体包括导电性较弱的陶瓷、氧化铝或二氧化硅等。在这种情况下，具有非柔性衬底的葡萄糖监测探头1同时可以具有尖点或锋利的边缘，从而能够在不需要辅助植入装置(未图示)的情况下将葡萄糖监测探头1植入皮肤(例如，皮肤浅层等)中。

在本实施方式中，为了方便说明，葡萄糖监测探头1可以分为连接部分1a和植入部分1b(参见图3)。图3中的直线A-A'大致示出了葡萄糖监测探头1植入到组织体表时皮肤所在的大致位置。

另外，在一些示例中，连接部分1a和植入部分1b可以都包括柔性衬底，但本实施方式不限于此，例如，可以仅有植入部分1b包括柔性衬底，而连接部分1a包括非柔性衬底例如刚性衬底。

在本实施方式中，葡萄糖监测探头1的植入部分1b可以设置在穿刺针(未图示)内，植入部分1b与穿刺针可分离。具体而言，可以将穿刺针刺入组织，接着将穿刺针拔出并与葡萄糖监测探头1的植入部分1b分离，由此植入部分1b被留在皮肤浅层，并使电子系统2贴紧于皮肤表面，葡萄糖监测探头1的连接部分1a(参见图3)与电子系统2相连接且位于皮肤表面。

在本实施方式中，穿刺针可以具有槽口，植入部分1b放置在穿刺针的槽口内。其中，穿刺针由不锈钢制成。在这种情况下，能够降低穿刺针的使用风险，并且不锈钢制成的穿刺针具有足够的硬度，便于穿刺皮肤，利于患者使用。另外，在一些示例中，穿刺针还可以由塑料、玻璃或金属制成。由此，可以控制穿刺针的制作成本。

在本实施方式中，可以使用辅助植入装置(未图示)例如助针器来将穿刺针刺入皮肤。在这种情况下，可以使用助针器预先配置好穿刺深度，通过利用助针器实现快速穿刺、无痛穿刺等目的，减少了用户的疼痛感。此外，通过辅助植入装置也可以方便单手操作。但本实施方式不限于此，例如，在葡萄糖监测探头1为刚性衬底时，葡萄糖监测探头1在植入皮肤时可以不需借助穿刺针。

在本实施方式中，葡萄糖监测探头1植入皮下的深度可以根据所要刺入的位置确定，当脂肪层较厚时植入较深，例如人体腹部，植入深度约为10mm～15mm。脂肪层较薄时植入较浅，例如手臂处，植入深度约为5mm～10mm。

本实施方式不限于此，例如，可以将植入部分1b与连接部分1a全部刺入皮肤浅层，此时，连接部分1a的宽度可以限制在约2mm或更小，另外，植入部分1b的宽度也可以限制在约0.5mm或更小。在这种情况下，不仅使得植入部分1b可以更轻易的插入皮肤，也可以通过限制连接部分1a的宽度从而限制植入部分1b的宽度。通常情况下，葡萄糖监测探头1的宽度越窄，在植入期间和使用期间用户感到的疼痛会越轻。

在本实施方式中，如图2所示，葡萄糖监测探头1可以包括工作电极10，具体而言，如图3所示，植入部分1b可以包括工作电极10。

图4是示出了本公开的实施方式所涉及的葡萄糖监测探头1的工作电极10的结构示意图。图5是示出了本公开的实施方式所涉及的葡萄糖监测探头与组织的葡萄糖反应的示意图。

在本实施方式中，工作电极10可以具备基底层110、传感层120和聚合物膜层130(参见图4)。在一些示例中，基底层110、传感层120和聚合物膜层130可以依次层叠。在一些示例中，聚合物膜层130可以包括扩散控制层131、抗干扰层132和抗生物淤积层133。在一些示例中基底层110、传感层120、扩散控制层131、抗干扰层132和抗生物淤积层133可以依次层叠。

在本实施方式中，基底层110可以导电。在一些示例中，基底层110可以由选自金、玻璃碳、石墨、银、氯化银、钯、钛、铱中的至少一种制成。在这种情况下，基底层110具有良好的导电性，而且能够抑制基底层110发生电化学反应，由此能够提高基底层110的稳定性。

在本实施方式中，在一些示例中，基底层110可以通过沉积或镀覆方法设置在衬底上。在一些示例中，沉积的方法可以包括物理气相沉积、化学气相沉积等。镀覆的方法可以包括电镀、化学镀、真空镀等。另外，在一些示例中，基底层110还可以由丝网印刷、挤出或电解沉积等方式设置在衬底S上。

在本实施方式中，基底层110可以设置在柔性衬底上。在这种情况下，柔性衬底使得整个产品变得轻便，抗冲击能力强，减少植入后的异物感。在另一些示例中，基底层110还可以设置在刚性衬底上。

在本实施方式中，如图4所示，基底层110上可以设置有传感层120。也即，在基底层110与聚合物膜层130之间，可以设置有传感层120。

在一些示例中，传感层120可以通过涂覆传感试剂而形成在基底层上110上，并能够与分析物(本实施方式中的分析物为葡萄糖)发生化学反应。在一些示例中，传感试剂可以包括氧化还原介体、酶和交联剂。

在本实施方式中，酶可以是葡萄糖氧化酶，也可以是葡萄糖脱氢酶。

以下，结合图5，以GO_X(FAD)作为葡萄糖氧化酶为例来说明在传感层120发生的反应。

在传感层120中，当GO_X(FAD)遇到组织里的葡萄糖时，会发生如下反应：

葡萄糖+GOx(FAD)→葡萄糖内酯+GOx(FADH₂)……反应式(I)

GOx(FADH₂)+O₂→GOx(FAD)+H₂O₂……反应式(II)

通过上述反应式(I)和反应式(II)，在葡萄糖氧化酶的催化下，发生氧化还原反应，形成电子的传递，从而使组织中葡萄糖的浓度信号转化为电信号。

氧化还原介体(ROMs)可通过其自身氧化态与还原态的循环转换来加速电子在电子供体与电子受体间的传递。在一些示例中，可以选择低工作电压的氧化还原介体，由此能够得到低工作电压的葡萄糖监测探头1，同时低工作电压有利于提升葡萄糖监测探头1的抗干扰性能。

在本实施方式中，将葡萄糖监测探头1植入人体皮肤中，可对组织内的葡萄糖进行连续地采样，并转化成相应的电流信号，传输至体外的电子系统2中。另外，采样指的是传感层120上的葡萄糖氧化酶或脱氢酶与葡萄糖发生化学反应。

在本实施方式中，传感层120的厚度可以约为0.1μm～100μm，优选约为2μm～10μm，在一些示例中，传感层120的厚度可以为10μm。在这种情况下，将葡萄糖氧化酶或脱氢酶的厚度控制在一定程度内，从而避免了葡萄糖氧化酶或脱氢酶过多而导致的附着力下降，造成材料在体内脱落，也避免了葡萄糖氧化酶或脱氢酶过少而导致的反应不充分，无法反馈出正常的葡萄糖浓度信息等问题。

在本实施方式中，如图4所示，聚合物膜层130可以形成在传感层120上，也即，葡萄糖监测探头1可以设置在传感层120上。

另外，在本实施方式中，如图4所示，聚合物膜层130还可以包括扩散控制层131、形成在扩散控制层131上的抗干扰层132、以及形成在抗干扰层132上的抗生物淤积层133。在聚合物膜层130中，扩散控制层131可以控制葡萄糖分子的扩散，抗干扰层132可以阻止非葡萄糖物质的扩散。由此，可以先减少通过聚合物膜层130的组织液或血液成分，再通过抗干扰层132将干扰物阻挡在聚合物膜层130外，降低杂质对工作电极10的干扰，提高检测的准确性，并能够延长葡萄糖监测探头1使用寿命。常见的干扰物可以包括体内普遍存在的尿酸、抗坏血酸、醋氨酚等。

在另一些示例中，不限于图4的示例，还可以将扩散控制层131设置在抗干扰层132上。由此，同样可以降低杂质对工作电极10的干扰，提高检测的准确性，并延长葡萄糖监测探头1使用寿命。

在本实施方式中，聚合物膜层130可以控制葡萄糖分子的通过率，即聚合物膜层130可以限制组织液或血液中到达传感层120的葡萄糖分子的数量。具体而言，聚合物膜层130的扩散控制层131可以有效地将扩散至传感层120的葡萄糖的数量按一定比例的缩小。

在本实施方式中，扩散控制层131能够减少进入物的倍率为10～100倍，优选为30～80倍，例如为50倍。在这种情况下，能够减少葡萄糖扩散至传感层的数量，保证葡萄糖氧化酶或脱氢酶及其它参与反应的物质足量，而葡萄糖浓度成为主要(基本上是唯一)限制电极电流大小因素，从而使电流大小能正确反映出葡萄糖的浓度，而且在很大程度上能够增加葡萄糖监测探头1的线性范围。

在本实施方式中，抗生物淤积层133能够减少微生物在固液界面聚集的现象，由此能够降低材料腐蚀和构件性能下降的风险。在一些示例中，抗生物淤积层133还可以具有生物相容性，由此，能够降低人体对葡萄糖监测探头1的免疫反应，延长葡萄糖监测探头1的使用寿命。

在本实施方式中，在一些示例中，基底层110表面可以修饰有第一可交联基团。在一些示例中，传感试剂中的酶可以含有第二可交联基团。在一些示例中，传感试剂中的氧化还原介体可以含有第三可交联基团。在一些示例中，聚合物膜层130可以含有第一可交联基团、第二可交联基团和第三可交联基团的至少一种。

在一些示例中，交联剂能够和第一可交联基团、第二可交联基团或第三可交联基团发生交联。由此，能够使基底层110与传感层120通过交联剂形成交联，使传感层120与聚合物膜层130通过交联剂形成交联，并在传感层120中使酶、氧化还原介体和交联剂形成三维网络结构。

在本实施方式中，在一些示例中，聚合物膜层130也可以包括交联剂。扩散控制层131可以含有第一可交联基团、第二可交联基团和第三可交联基团的至少一种。抗干扰层132可以含有第一可交联基团、第二可交联基团和第三可交联基团的至少一种。抗生物淤积层133可以含有第一可交联基团、第二可交联基团和第三可交联基团的至少一种。由此，扩散控制层131和抗干扰层132能够通过交联剂发生交联，抗干扰层132和抗生物淤积层133能够通过交联剂发生交联。换言之，聚合物膜层130的扩散控制层131、抗干扰层132和抗生物淤积层133之间能够通过交联剂发生交联，形成更加紧密的结构，减少各层剥落的风险，提高葡萄糖监测探头1的稳定性。

在本实施方式中，在一些示例中，第一可交联基团可以选自氨基、伯胺、仲胺、叔胺、醇羟基、酚羟基、羧基、硫醇基、酰胺、酸酐基的至少一种。在一些示例中，第二可交联基团选自羧基、羟基、氨基、巯基的至少一种。在一些示例中，第三可交联基团选自氨基、伯胺、仲胺、叔胺、吡啶、咪唑、苯酚、羧基、酰基叠氮化物、酰基卤化物、硫醇基、烷基磺酸酯、羟胺，硫醇基、酰胺、酸酐基的至少一种。

在一些示例中，交联剂可以是含有能够将至少两个分子(例如，聚合物)连接或能够将同一分子的至少两个部分连接的至少两个反应性基团的分子。其中，至少两个分子的连接称为分子间交联，而分子的至少两个部分的连接称为分子内交联。具有多于两个反应性基团的交联剂可能能够同时进行分子间和分子内交联。

在本实施方式中，在一些示例中，交联剂可以选自胺反应性双官能交联剂、吡啶或咪唑反应性双官能交联剂、吡啶或咪唑反应性三官能交联剂、以及吡啶或咪唑反应性四官能交联剂中的一种或多种。由此，交联剂能够和第一可交联基团、第二可交联基团和第三可交联基团发生交联。

在本实施方式中，在一些示例中，可以通过使基底层110浸泡于电解液进行电解的方式，使基底层110表面修饰有第一可交联基团。在一些示例中，电解液可以为氨基甲酸铵溶液。其中，氨基甲酸铵溶液的浓度为0.1mM，在1.3V电压下，电解10min。由此，得到表面氨基化修饰的基底层110。在本实施方式中，在一些示例中，葡萄糖氧化酶自身带有氨基，氧化还原介体含有吡啶氮。在本实施方式中，在一些示例中，聚合物膜层130的材料可以为包括第一可交联基团、第二可交联基团或第三可交联基团的物质。在一些示例中，聚合物膜层130的扩散控制层131、抗干扰层132和抗生物淤积层133的材料可以为包括第一可交联基团、第二可交联基团或第三可交联基团的物质。

由此，基底层110能够和交联剂发生共价交联，葡萄糖氧化酶能够和交联剂发生共价交联，氧化还原介体能够和交联剂发生共价交联，聚合物膜层130能够和交联剂发生共价交联，扩散控制层131、抗干扰层132和抗生物淤积层133之间能够和交联剂发生共价交联。

以下结合附图详细地描述葡萄糖监测探头1的工作电极的制作方法。

图6是示出了本公开的实施方式所涉及的葡萄糖监测探头1的工作电极10的制作方法的示意图。图7是示出了本公开的实施方式所涉及的葡萄糖监测探头1的工作电极10的制作方法的流程图。图8是示出了本公开的实施方式所涉及的葡萄糖监测探头1的工作电极的聚合物膜层130制作方法的流程图。

在本实施方式中，葡萄糖监测探头1的工作电极10的制作方法可以包括(参见图6、图7和图8)：在柔性衬底上沉积基底层110(步骤S110)，在基底层110表面修饰第一可交联基团(步骤S120)，在修饰有第一可交联基团的基底层110表面涂覆传感试剂，形成传感层120(步骤S130)，在传感层上涂覆膜聚合物形成聚合物膜层130(步骤S140)。

本实施方式所涉及的制作方法中，如图9所示，在步骤S140中，还包括在传感层120上形成抗干扰层131(步骤S141)，在抗干扰层131上形成扩散控制层132(步骤S142)，在扩散控制层132上形成抗生物淤积层133(步骤S143)。

本实施方式所涉及的制作方法中，在步骤S120中，在一些示例中，第一可交联基团可以选自氨基、伯胺、仲胺、叔胺、醇羟基、酚羟基、羧基、硫醇基、酰胺、酸酐基的至少一种。

本实施方式所涉及的制作方法中，在步骤S120中，在一些示例中，可以通过使基底层110浸泡于电解液进行电解的方式，使基底层110表面修饰有第一可交联基团。在一些示例中，电解液可以为氨基甲酸铵溶液，由此，得到表面氨基化修饰的基底层110。

其中，氨基甲酸铵溶液的浓度可以为0.1mM，可以在1.3V电压下，电解10min。由此，能够使基底层110表面修饰上氨基。

本实施方式所涉及的制作方法中，在步骤S130中，在一些示例中，传感试剂可以包括氧化还原介体、酶、交联剂。在一些示例中，酶含有第二可交联基团，氧化还原介体含有第三可交联基团。第二可交联基团可以选自羧基、羟基、氨基、巯基的至少一种。第三可交联基团可以选自氨基、伯胺、仲胺、叔胺、吡啶、咪唑、苯酚、羧基、酰基叠氮化物、酰基卤化物、硫醇基、烷基磺酸酯、羟胺，硫醇基、酰胺、酸酐基的至少一种。交联剂可以选自胺反应性双官能交联剂、吡啶或咪唑反应性双官能交联剂、吡啶或咪唑反应性三官能交联剂、以及吡啶或咪唑反应性四官能交联剂中的一种或多种。

本实施方式所涉及的制作方法中，在步骤S140中，在一些示例中，膜聚合物可以含有第一可交联基团、第二可交联基团和第三可交联基团的至少一种，例如，膜聚合物可以由含有第一可交联基团的材料组成。

本实施方式所涉及的制作方法中，第一可交联基团、第二可交联基团和第三可交联基团能够与交联剂发生交联以使基底层110与传感层120通过交联剂形成交联，使传感层120与聚合物膜130层通过所述交联剂形成交联，并在传感层120中使酶、氧化还原介体和交联剂形成三维网络结构。

在本实施方式中，葡萄糖监测探头1使用期可以为1天至24天，优选为7天至14天。另外，如上所述，通过聚合物膜层130限制部分葡萄糖分子与电活性干扰物质的进入并能够有效地扩大葡萄糖监测探头1的线性范围，以及传感层120设置更好的葡萄糖氧化酶或脱氢酶，能够使葡萄糖监测探头1的使用周期保持稳定。

另外，葡萄糖监测探头1也可以使用在普通的检测中，例如单次检测或者短时间监测。例如监测的时间可以为1小时至24小时。

在本实施方式中，如上所述，葡萄糖监测探头1还可以包括参比电极20和对电极30(参见图2)。具体而言，如图3所示，葡萄糖监测探头1的植入部分1b可以包括参比电极20和对电极30。

在本实施方式中，刺入皮肤后的葡萄糖监测探头1可以通过工作电极10中的葡萄糖氧化酶或脱氢酶与组织液或血液中的葡萄糖进行氧化还原反应，并与对电极30形成回路从而产生电流信号。

在本实施方式中，参比电极20可以与组织液或血液形成已知且固定的电势差。在这种情况下，可以通过参比电极20与工作电极10形成的电势差来测量工作电极10与组织液或血液间的电势差，从而准确掌握工作电极10所产生的电压。由此，电子系统2可以根据预先设定的电压值自动调节并维持工作电极处电压的稳定，以使测量的电流信号能够更加准确反映葡萄糖浓度值。

另外，在本实施方式中，植入部分1b的工作电极10、参比电极20和对电极30采用了分散布置的方法，但本公开的实施方式不限于此，还可以包括并排(并列)布置。

另外，在本实施方式中，葡萄糖监测探头1不限于平面型探头，还可以是线型探头、具有堆叠电极或分层电极的探头，以及将电极设置在同一平面上的共平面电极的探头。

在一些示例中，当工作电极与组织液或血液之间的电势差变化波动不大时，可以不使用参比电极。由此，节省了葡萄糖监测探头1的制造成本。

在本实施方式中，对电极30可以由铂、银、氯化银、钯、钛或铱制成。由此，可以在具有良好导电性的情况下不影响工作电极10处的电化学反应。但本实施方式不限于此，在另一些示例中，对电极30还可以由选自金、玻璃碳、石墨、银、氯化银、钯、钛或铱中的至少一种制成。由此，可以在具有良好导电性的情况下降低对工作电极10的影响。

另外，在一些示例中，工作电极10、对电极30、参比电极20可以使用同样的材料。

另外，在本实施方式中，葡萄糖监测探头1可以包括两个、或三个及以上的电极。例如，葡萄糖监测探头1可以仅包括工作电极10和对电极30两个电极，另外，葡萄糖监测探头1除了工作电极10，参比电极20和对电极30以外还可以包括额外的参比电极。在这种情况下，能够更精确地得到工作电极电势差并掌握工作电极电压，从而得到更精确的电流。

在本实施方式中，如上所述，葡萄糖监测探头1的连接部分1a可以包括多个触点(触头)。触点的个数与葡萄糖监测探头1的植入部分1b的电极个数可以相等。触点与植入部分1b的电极之间可以有引线(导线)连接。

在本实施方式中，如图3所示，葡萄糖监测探头1的植入部分1b的电极个数有三个。相应地，连接部分1a包括三个触点(触头)，分别是触点40、触点50和触点60。但本实施方式不限于此，例如，植入部分1b的电极个数可以是两个、或四个以上的电极，相应地，连接部分1a可以包括两个、或四个以上的触点(触头)。

在本实施方式中，触点40、触点50和触点60可以均呈圆盘形。在另一些示例中，触点40、触点50和触点60也可以呈长方形、椭圆形或其他不规则形状。

在本实施方式中，葡萄糖监测探头1的植入部分1b产生的电流信号可以通过基底层110和传输导线传输至连接部分1a的触点。也即，葡萄糖监测探头1的植入部分1b与连接部分1a连接，而连接部分1a经由多个触点与电子系统2相连，因此，由工作电极10获得的电流信号可以经过连接部分1a的触点输送至电子系统2中进行分析。电子系统2可以对电流信号进行分析处理得到葡萄糖浓度信号。另外，电子系统2可以通过无线通信方式例如蓝牙、wifi等将葡萄糖浓度信号发射出去。外部的读取设备(未图示)可以接收电子系统发出的葡萄糖浓度信号，并且显示葡萄糖浓度值。另外，由于本实施方式所涉及的葡萄糖监测探头1可以实现持续监测，因此能够实现长时间(例如1天至24天)持续监测人体葡萄糖浓度值的目的。另外，在一些示例中，读取设备可以是读取器或手机APP。

另外，在本实施方式中，葡萄糖监测探头1和电子系统2在体内使用期间可以不需要校准。另外，葡萄糖监测探头1和电子系统2可以在出厂时事先完成校准。由此，消除了用户需要定期通过指血对监测系统进行校准的麻烦，并且还减少了在使用期间监测模块读数误差的潜在来源。

在本实施方式中，电子系统2可以由柔性PCB和柔性电池制成。由此，能够紧贴皮肤，降低对用户日常生活的影响。在一些示例中，电子系统2的外形可以呈圆形状。另外，在一些示例中，电子系统2还可以具有防水外壳与防水创可贴，由此，能够在用户使用时不影响游泳或洗澡等日常活动。

在本实施方式中，葡萄糖监测探头1可以获取组织液或血液中的葡萄糖浓度。但本实施方式不限于此，例如，通过改变葡萄糖监测探头1上的传感层120，也可以获取除葡萄糖外的其他体液成分数据，这里的体液成分例如可以是乙酰胆碱、淀粉酶、胆红素、胆固醇、绒毛膜促性腺激素、肌酸激酶、肌酸、肌酸酐、DNA、果糖胺、葡萄糖、谷氨酰胺、生长激素、激素、酮体、乳酸盐、氧、过氧化物、前列腺特异性抗原、凝血酶原、RNA、促甲状腺激素和肌钙蛋白等。在另一些示例中，还可以监测体液中药物的浓度，例如，抗生素(例如，庆大霉素、万古霉素等)、洋地黄毒苷、地高辛、茶碱、和华法林(warfarin)等。

下面通过实施例对本发明进行详细描述。但下述实施例只是为了具体说明本发明而提供的例子，并不限定或限制本申请中公开的发明的范围。

[实施例]

按照如图6、图7和图8所示的步骤制备葡萄糖监测探头1的工作电极10，数量为3，分别制备得到葡萄糖监测探头1a、葡萄糖监测探头1b和葡萄糖监测探头1c。

换言之，通过步骤S110(在柔性衬底上沉积基底层110)、S120(在基底层110表面修饰氨基)、S130(在修饰有氨基的基底层110表面涂覆传感试剂，形成传感层120)、S141(在传感层120上形成抗干扰层131)、S142(在抗干扰层131上形成扩散控制层132)、S143(在扩散控制层132上形成抗生物淤积层133)的制备方法，最终分别得到实施例的葡萄糖监测探头1a、葡萄糖监测探头1b和葡萄糖监测探头1c。

[对比例]

去掉“在基底层110表面修饰氨基”的步骤，其余与实施例的步骤相同，进行制备葡萄糖监测探头1的工作电极10，数量为3，分别制备得到葡萄糖监测探头1d、葡萄糖监测探头1e、葡萄糖监测探头1f。

换言之，通过步骤S110(在柔性衬底上沉积基底层110)、S130(在基底层110表面涂覆传感试剂，形成传感层120)、S141(在传感层120上形成抗干扰层131)、S142(在抗干扰层131上形成扩散控制层132)、S143(在扩散控制层132上形成抗生物淤积层133)的制备方法，最终分别得到对比例的葡萄糖监测探头1d、葡萄糖监测探头1e、葡萄糖监测探头1f。

探头稳定性测试

图9是示出了本发明的实施方式所涉及的葡萄糖监测探头中电流下降值随时间变化曲线图。对实施例的葡萄糖监测探头1a、葡萄糖监测探头1b和葡萄糖监测探头1c，以及对比例的葡萄糖监测探头1d和葡萄糖监测探头1e、葡萄糖监测探头1f进行稳定性测试：

将葡萄糖监测探头1a、葡萄糖监测探头1b和葡萄糖监测探头1c、葡萄糖监测探头1d、葡萄糖监测探头1e、葡萄糖监测探头1f置于5mM的葡萄糖溶液中进行工作，并记录上述6个葡萄糖监测探头中电流下降值随时间变化的数据。得到如图9所示的上述6个葡萄糖监测探头的电流下降比例随时间变化的曲线。

由图9可以看到，实施例的葡萄糖监测探头1a、葡萄糖监测探头1b和葡萄糖监测探头1c中，随着时间变化，探头中电流下降比例的变化较慢，说明探头的稳定性较好。对比例的葡萄糖监测探头1d和葡萄糖监测探头1e、葡萄糖监测探头1f中，随着时间变化，探头中电流下降比例的变化较快，说明探头的稳定性较差。

虽然以上结合附图和实施例对本发明进行了具体说明，但是可以理解，上述说明不以任何形式限制本发明。本领域技术人员在不偏离本发明的实质精神和范围的情况下可以根据需要对本发明进行变形和变化，这些变形和变化均落入本发明的范围内。

Claims

1.一种分析物监测探头，包括分散布置的工作电极、对电极和参比电极，其特征在于，所述工作电极包括：

可导电的基底层，在所述基底层表面，修饰有第一可交联基团；

传感层，其通过涂覆传感试剂而形成在所述基底层上并能够与分析物发生化学反应，所述传感试剂包括氧化还原介体、酶和交联剂，其中，所述酶含有第二可交联基团，所述氧化还原介体含有第三可交联基团；以及

聚合物膜层，所述聚合物膜层形成在所述传感层上，所述聚合物膜层含有所述第一可交联基团、所述第二可交联基团和所述第三可交联基团的至少一种；

其中，所述第一可交联基团、所述第二可交联基团和所述第三可交联基团能够与所述交联剂发生交联以使所述基底层与所述传感层通过所述交联剂形成交联，使所述传感层与所述聚合物膜层通过所述交联剂形成交联，并在所述传感层中使所述酶、所述氧化还原介体和所述交联剂形成三维网络结构。

2.根据权利要求1所述的工作电极，其特征在于，所述聚合物膜层包括依次形成在所述传感层的扩散控制层、抗干扰层和抗生物淤积层，所述聚合物膜层还包括所述交联剂，所述扩散控制层含有所述第一可交联基团、所述第二可交联基团和所述第三可交联基团的至少一种，所述抗干扰层含有所述第一可交联基团、所述第二可交联基团和所述第三可交联基团的至少一种，所述抗生物淤积层含有所述第一可交联基团、所述第二可交联基团和所述第三可交联基团的至少一种，所述扩散控制层、所述抗干扰层和所述抗生物淤积层之间通过所述交联剂发生交联。

3.根据权利要求1所述的工作电极，其特征在于，所述第一可交联基团选自氨基、伯胺、仲胺、叔胺、醇羟基、酚羟基、羧基、硫醇基、酰胺、酸酐基的至少一种，所述第二可交联基团选自羧基、羟基、氨基、巯基的至少一种，所述第三可交联基团选自氨基、伯胺、仲胺、叔胺、吡啶、咪唑、苯酚、羧基、酰基叠氮化物、酰基卤化物、硫醇基、烷基磺酸酯、羟胺，硫醇基、酰胺、酸酐基的至少一种。

4.根据权利要求1至3任一项所述的工作电极，其特征在于，所述交联剂选自胺反应性双官能交联剂、吡啶或咪唑反应性双官能交联剂、吡啶或咪唑反应性三官能交联剂、以及吡啶或咪唑反应性四官能交联剂中的一种或多种。

5.根据权利要求3所述的工作电极，其特征在于，使所述基底层浸泡于电解液进行电解，以使所述基底层表面修饰有所述第一可交联基团。

6.根据权利要求5所述的工作电极，其特征在于，所述电解液为氨基甲酸铵溶液，以使所述基底层表面修饰有氨基。

7.一种分析物监测探头的工作电极的制作方法，其特征在于，包括：

准备可导电的基底层并在所述基底层表面修饰第一可交联基团；

准备包括氧化还原介体、酶、交联剂的传感试剂，并在所述基底层上涂覆所述传感试剂形成传感层，其中，所述酶含有第二可交联基团，所述氧化还原介体含有第三可交联基团；并且

在所述传感层上涂覆膜聚合物以形成聚合物膜层，其中所述膜聚合物含有所述第一可交联基团、所述第二可交联基团和所述第三可交联基团的至少一种；

8.根据权利要求7所述的工作电极的制作方法，其特征在于，所述第一可交联基团选自氨基、伯胺、仲胺、叔胺、醇羟基、酚羟基、羧基、硫醇基、酰胺、酸酐基的至少一种，所述第二可交联基团选自羧基、羟基、氨基、巯基的至少一种，所述第三可交联基团选自氨基、伯胺、仲胺、叔胺、吡啶、咪唑、苯酚、羧基、酰基叠氮化物、酰基卤化物、硫醇基、烷基磺酸酯、羟胺，硫醇基、酰胺、酸酐基的至少一种；所述交联剂选自胺反应性双官能交联剂、吡啶或咪唑反应性双官能交联剂、吡啶或咪唑反应性三官能交联剂、以及吡啶或咪唑反应性四官能交联剂中的一种或多种。

9.根据权利要求8所述的工作电极的制作方法，其特征在于，使所述基底层浸泡于电解液进行电解，以使所述基底层表面修饰有所述第一可交联基团。

10.根据权利要求9所述的工作电极的制作方法，其特征在于，所述电解液为氨基甲酸铵溶液，以使所述基底层表面修饰有氨基。