CN114667613A - 包括含硅酮聚合物和离子液体的参比电极 - Google Patents

Abstract

本文提供了参比电极，所述参比电极包括固体电子导体；中间层；和聚合物膜层，所述聚合物膜层包含聚合物组合物，所述聚合物组合物包含至少一种含硅酮聚合物和至少一种离子液体，其中所述聚合物膜层和所述聚合物组合物基本上不含增塑剂，并且所述含硅酮聚合物和所述离子液体是可混溶的，如使用热力学方法所测定，所述热力学方法显示包括所述至少一种含硅酮聚合物和所述至少一种离子液体的组合物的单一玻璃化转变温度(T_g)，其中所述中间层设置在所述固体电子导体与所述聚合物膜层之间。还公开了包括此类参比电极的电化学测量系统。

Description

包括含硅酮聚合物和离子液体的参比电极

相关申请案

本申请要求于2019年11月11日提交的美国临时申请第62/933,608号的权益，在此将其以全文引用的方式并入。

发明内容

本文公开了参比电极，所述参比电极包括固体电子导体；中间层；和聚合物膜层，所述聚合物膜层包含聚合物组合物，所述聚合物组合物包含至少一种含硅酮聚合物和至少一种离子液体，其中所述聚合物膜层和所述聚合物组合物基本上不含增塑剂，并且所述含硅酮聚合物和所述离子液体是可混溶的，如使用热力学方法所测定，所述热力学方法显示包括所述至少一种含硅酮聚合物和所述至少一种离子液体的组合物的单一玻璃化转变温度(T_g)，其中所述中间层设置在所述固体电子导体与所述聚合物膜层之间。

还公开了包括此类参比电极的电化学测量系统。

本公开的以上概述并非旨在描述本公开的每个公开的实施例或每个实施方案。下面的描述更具体地例示了说明性实施例。在整个申请的几个地方，通过实例列表提供指导，所述实施例可以以各种组合使用。在每种情况下，所列举的列表仅用作代表性的组，而不应被解释为排他性列表。

附图说明

图1是说明性参比电极的示意图。

图2示出了KCl(1.0mM至16mM)对具有[C₈mim⁺][NTf₂ ^-]掺杂的硅酮膜(具有1.0mMKCl内部填充溶液的常规电极设置)的参比电极的电位的影响，如相对于自由流动双结参比电极测量的。

图3示出了[C₈mim⁺][NTf₂ ^-]掺杂的氟硅酮1参比电极对高浓度和低浓度的人造血液电解质溶液的电位响应(参见表3的测试溶液的组成)。用CIM碳作为换能器层来制备固体接触电极，并且常规电极体含有1.0mM KCl内部填充溶液。电位是相对于自由流动双结参比电极测量的。常规电极和固体接触电极的平均斜率分别为-0.01±0.00₂mV/十倍(n＝3)和-0.1±0.2mV/十倍(n＝3)。

图4示出了在37℃下，相对于自由流动双结参比电极，用浸入人造血液电解质溶液(表3所述的高溶液和低溶液的1：1混合物)中的[C₈mim⁺][NTf₂ ^-]掺杂的氟硅酮1固体接触参比电极观察到的长期电动势。(用红色突出显示的数据用于用黑色显示的线性拟合)。

图5示出了具有掺杂有[C₈mim⁺][NTf₂ ^-]、[C₁₀mim⁺][NTf₂ ^-]、[C₁₂mim⁺][NTf₂ ^-]或[NBu₃Me⁺][NTf₂ ^-]的氟硅酮1膜的参比电极在1.0mM至16mM KCl范围内的电位响应。线性回归的平均斜率和标准偏差如表4所示。

附图不必按比例绘制。附图中使用的相同数字指代相同组件。然而，应当理解，使用数字来指代给定附图中的组件并非旨在限制另一附图中以相同数字标记的组件。

具体实施方式

除非另外说明，否则本文所使用的所有科学和技术术语均具有本领域中常用的含义。本文提供的定义是为了促进对本文中经常使用的某些术语的理解，并不意味着限制本公开的范围。

如本说明书和所附权利要求书中所使用的，除非文中另外明确指明，否则单数形式的“一个(a)”、“一种(an)”以及“所述(the)”包括具有多个指代物的实施例。

除非内容另外明确规定，否则如本说明书和所附权利要求书中所使用，术语“或”通常在其意义上用来包括“和/或”。术语“和/或”是指所列元素中的一个或所有或所列元素中的任何两个或更多个的组合。

如本文所使用的，“具有(have)”、“具有(having)”、“包括(include)”、“包括(including)”、“包含(comprise)”、“包含(comprising)”等以其开放式意义使用，并且通常意指“包括但不限于”。将理解的是，“基本上由……组成(consisting essentially of)”、“由……组成(consisting of)”等被归入在“包含”等中。例如，“包含”银的导电迹线可以是“由”银组成或“基本上由”银组成的导电迹线。

如本文所用，当涉及组合物、设备、系统、方法等时，“基本上由…组成”是指组合物、设备、系统、方法等的组分限于所列举的组分和不会实质上影响组合物、设备、系统、方法等的基本和新颖特性的任何其它组分。

词语“优选的”和“优选地”是指在某些情况下可提供某些益处的实施例。然而，在相同或其它情况下，其它实施例也可以是优选的。此外，对一个或多个优选实施例的叙述并不意味着其它实施例没有用处，并且不旨在将其它实施例排除在包括权利要求书的本公开的范围之外。

同样在本文中，由端点表述的数值范围包括包含在该范围内的所有数值(例如，1至5包括1、1.5、2、2.75、3、3.80、4、5等，或10或更少包括10、9.4、7.6、5、4.3、2.9、1.62、0.3等)。当值的范围是“至多”特定值时，该值包括在该范围内。

在以上描述和所附权利要求中使用“第一”、“第二”等并不旨在必然表示存在所列举数目的对象。例如，“第二”基底仅旨在区别于另一输注装置(例如“第一”基底)。在以上描述和所附权利要求中使用“第一”、“第二”等也不一定旨在表示一个在时间上比另一个更早。

离子选择性电极(ISE)在用于连续在线监测生理上重要的离子(例如K+、Na+、Cl-和pH(H+))的可穿戴和可植入传感器以及其它不相关的用途的背景下受到极大关注。电位离子选择性感测系统由响应感兴趣离子的工作电极和提供不变的与样品无关的参比电位的参比电极组成。为了将这些传感器集成到可穿戴的和可植入的装置中，两个电极必须被小型化，并且它们必须由生物相容性材料制成。

在电位测定法中使用的常规参比电极，如公知的Ag/AgCl电极，通过含有几乎等转移的阳离子和阴离子的盐桥接触样品，以提供与样品无关的参比电位。然而，盐桥具有缺点，例如需要维护以及桥电解质和样品溶液的相互污染。为了解决这些限制，已经提出了包含掺杂有不同亲水性的离子液体或盐的参比膜的参比电极。这些装置被设计成使得离子液体或盐缓慢地从参比膜中浸出，并且由此在参比膜和样品的界面处建立与样品无关的分布电位。

在这种参比电极中最常用的聚合物膜材料是增塑的聚氯乙烯(PVC)，其对于ISE膜的制造也是非常流行的。增塑剂将PVC的玻璃化转变温度(T_g)降低到室温以下，并且由此将离子掺杂的增塑PVC膜的电阻降低到比未增塑膜的电阻低许多数量级。然而，这些增塑剂也可能逐渐从参比膜和离子选择性膜中浸出，这可能是令人关注的，因为它们中的许多被称为内分泌干扰物和炎症反应的诱导剂。

尽管已经进行了许多努力以用不含增塑剂的聚合物，例如硅酮、聚氨酯、聚丙烯酸酯和聚甲基丙烯酸酯来代替由增塑PVC制成的ISE膜，但是对基于离子液体的参比电极的膜基质的关注更少。报道了使用不含增塑剂的聚氨酯和聚(丙烯酸正丁酯)来制备聚合物膜参比电极，但在两种情况下，膜都掺杂有疏水性盐而不是离子液体。迄今为止，用聚(偏二氟乙烯-共-六氟丙烯)基质制造具有掺杂有离子液体的不含增塑剂参比膜的唯一参比电极。

本文公开了不含增塑剂的硅酮作为参比膜的聚合物基质。此类新型膜可提供某些优点：(i)硅酮广泛用于可植入装置中，且一系列市售硅酮已被认证为遵循如美国食品和药物管理局之类的政府机构指导的制造标准的生物相容性或医用级别。(ii)硅酮通常具有非常低的T_g，这是用于ISE和参比膜的先决条件。(iii)硅酮前体可以容易地溶解并浇注成薄膜。(iv)硅酮的固化化学提供了将参比膜共价连接到一系列具有表面羟基的基底上以防止膜分层的机会。

本文公开了由7种广泛用于可植入装置中的市售生物相容性硅酮通过溶剂浇注制备的聚合物参比电极膜。具有由聚(3,3,3-三氟丙基甲基硅氧烷)(氟硅酮1)和几种1-甲基-3-烷基咪唑鎓双(三氟甲磺酰基)亚氨基化物离子液体之一组成的膜的参比电极在跨越人血液中的电解质浓度范围的电解质溶液中提供了稳定的和与样品无关的电位，其中更疏水的离子液体表现更好。在37℃下在人造血液电解质溶液中8天内，掺杂有1-甲基-3-辛基咪唑鎓双(三氟甲磺酰基)亚氨基化物的参比膜表现出低至20μV/h的电位漂移。在10％动物血清中，在5.8天内观察到112μV/h的漂移。本文还公开了掺杂有离子液体的硅酮材料，其不能形成自立式膜或在所测试的离子浓度范围内不提供与样品无关的电位。在功能性参比电极的情况下，差示扫描量热法证实了离子液体和聚合物基质之间良好的混溶性，而通过差示扫描量热法证实了四种聚合物基质和离子液体的混溶性差，与参比电位的不期望的样品依赖性相关。

图1是本文所述参比电极的说明性实施例的示意图。参比电极100包括位于远端的固体电子导体102。电极100还包括膜104和中间层106。中间层106设置在导体102与膜104之间。在一些实施例中，固体电子导体102可以是盘，例如金盘。电极100还可包括电极主体110。电极主体110、导体102、中间层106、膜104可以全部容纳在任选的外壳(这里未示出)中，该外壳将围绕电极主体110定位。任选的外壳还包括螺帽，所述螺帽在紧固到外壳时将使电极的组件可操作地接触。电极100还可以包括将导体102连接到记录装置、处理器或计算机的电极连接器120，所述记录装置、处理器或计算机可以记录来自参比电极100的信息。

电极的大小和/或形状可以根据具体用途而变化，并且都在本发明的范围内。电极可以被配置用于家庭或护理点使用、用于在医院、诊所或其它类似场景中使用。这可以包括电极的小型化。例如，电极可以是平面装置，其中固体电子导体、包含中孔碳的中间层和膜作为连续层施加在如塑料、硅或纸之类的惰性基底上。电极可以是纸基系统。这些纸基系统可以是一次性的和小型化的。

固体电子导体102可以包括各种导电材料。说明性的导电材料包括金、银、铂、铜、不锈钢、碳、氧化铟锡(ITO)、掺氟氧化锡(FTO)、铝等。在一些实施例中，固体电子导体102可以包括金、铂、铜、不锈钢、碳、氧化铟锡(ITO)、掺氟氧化锡(FTO)、铝等。在一些实施例中，固体电子导体可以包括金。在一些实施例中，固体电子导体可以包括金盘。导体的厚度和直径可以变化。例如，金盘可以具有在约0.5mm与约5mm之间的直径。该范围之外的直径也在本公开的范围内。在一些实施例中，金盘的直径可以是大约2mm。

用于中间层106的说明性材料可以包括例如碳、导电聚合物、金属纳米颗粒和纳米结构。在一些实施例中，中间层106可以包括导电聚合物，例如聚(3,4-乙撑二氧噻吩)(PEDOT)、聚(3-辛基噻吩)(POT)、聚吡咯或聚苯胺。在一些实施例中，中间层106可以包括三维有序微孔(3DOM)碳、CIM碳、碳纳米管、石墨烯、富勒烯或多孔碳球、金纳米多孔膜、金纳米颗粒、负载在炭黑上的铂纳米颗粒。

包括在电极100中的膜104通常可描述为生物相容性聚合物膜，其可更具体地描述为不含增塑剂的含硅酮聚合物基质，所述聚合物基质含有离子液体。聚合物膜可由包括至少一种含硅酮聚合物组合物和至少一种离子液体的聚合物组合物形成。聚合物膜和聚合物组合物均可描述为不含增塑剂或基本上不含增塑剂。不含增塑剂是指聚合物膜或聚合物组合物具有小于5wt％的增塑剂、小于1wt％的增塑剂或小于0.1wt％的增塑剂。在一些实施例中，可以通过将膜(例如，聚合物组合物)浸泡在有机溶剂中以从膜中浸出增塑剂并且接着使用高压液相色谱(HPLC)分析溶剂来确定增塑剂的量。在一些实施例中，可以使用差示扫描量热法(DSC)。为了由DSC测定的T_g计算wt％，使用Fox方程1/T_g＝w¹/T_g ¹+w²/T_g ²。

含硅酮聚合物组合物和离子液体可彼此混溶。含硅酮聚合物和离子液体是否彼此混溶可使用热力学方法测定，该方法显示仅包括至少一种含硅酮聚合物和至少一种含有含硅酮聚合物的离子液体的组合物的单一玻璃化转变温度(T_g)。测定单个T_g的说明性热力学方法可包括例如差示扫描量热法(DSC)、热重分析法(TGA)、扫描电子显微镜法(SEM)、热机械分析法(TMA)、动态机械分析法(DMA)和介电热分析法(DETA)。在一些实施例中，可以使用DSC。

说明性的离子液体可以包括例如包括以下各者的那些离子液体：咪唑鎓阳离子或季铵阳离子基团；和包含双(全氟烷基磺酰基)亚氨基根、烷基(全氟烷基)磺酰基亚氨基根、双(烷基磺酰基)亚氨基根或双(烷基磺酰基)亚氨基根的阴离子，其中一个或多个醚、酯或酰胺基团使烷基链间断。更具体的实例可以包括例如1-甲基-3-辛基咪唑鎓双(三氟甲磺酰基)亚氨基化物([C₈mim⁺][NTf₂ ^-])、1-甲基-3-癸基咪唑鎓双(三氟甲磺酰基)亚氨基化物([C₁₀mim⁺][NTf₂ ^-])、1-甲基-3-十二烷基咪唑鎓双(三氟甲磺酰基)亚氨基化物([C₁₂mim⁺][NTf₂ ^-])、三丁基甲基铵双(三氟甲磺酰基)亚氨基化物([NBu₃Me⁺][NTf₂ ^-])，以及其组合。

有用的聚合物组合物中的离子液体的量可以变化。例如，在一些有用的聚合物组合物中，按聚合物组合物的总重量计，离子液体的量可以是至少5wt％或至少10wt％。例如，在一些有用的聚合物组合物中，按聚合物组合物的总重量计，离子液体的量可以不大于75wt％、不大于50wt％、不大于40wt％，或不大于30wt％。

在一些实施例中，有用的含硅酮聚合物可具有低于室温的玻璃化转变温度(T_g)。在一些实施例中，可用的含硅酮聚合物可为基于聚硅氧烷的聚合物。有用的含硅酮聚合物的更具体描述可包括基于聚硅氧烷的含氟聚合物、基于聚硅氧烷的含甲基的聚合物、基于聚硅氧烷的含氰基的聚合物或其组合。在一些实施例中，可用的聚合物可包括例如聚([3,3,3-三氟丙基]甲基硅氧烷)。

聚合物组合物中含硅酮聚合物的量可以变化。例如，在一些可用的聚合物组合物中，按聚合物组合物的总重量计，含硅酮聚合物的量可为至少5wt％，或至少10wt％。例如，在一些可用的聚合物组合物中，按聚合物组合物的总重量计，含硅酮聚合物的量可不大于50wt％、不大于40wt％，或不大于30wt％。

聚合物组合物还可以包括任选的组分，例如无机填料、溶剂或疏水性盐。说明性的无机填料可包括例如二氧化硅和二氧化钛。说明性的溶剂可以包括例如四氢呋喃(THF)、二噁烷、二氯甲烷(DCM)、丙酮、二甲基甲酰胺(DMF)、氯仿，乙酸乙酯(EA)、环己烷、二甲亚砜或两种或更多种的组合。

为了由聚合物组合物形成膜，可以使用各种公知的方法。在一些实施例中，有用的说明性方法可包括例如溶剂浇注、旋涂、浸涂或喷墨印刷。

有用的参比电极可以包括例如在室温或体温下在唾液、尿液、间质液、血液、血清或汗液中定期发现的离子浓度范围内提供与样品无关且长期稳定的电位的那些参比电极。

本说明书还包括电化学传感器系统或电化学测量系统。电化学传感器系统组件包括如本文所述的参比电极以及离子敏感电极(ISE)。在一些实施例中，电化学系统还可以任选地包括2、3或4个电极、工作站、处理器或其任何组合。电化学传感器系统组件还可以包括工作站、电源、样品架、计算机和/或任选地具有显示器的记录器。记录装置和/或计算机可以记录和/或计算样品中分析物的量或浓度。电化学传感器系统的组件可以集成在系统内，即容纳在一起，或者它们可以是可电连接以形成电化学传感器系统的单独组件。

电化学传感器系统可被配置成例如电位传感器、离子敏感场效应晶体管、伏安传感器、电流传感器、库仑传感器或阻抗传感器。一般的电化学测量系统可包括例如可连接到多个电极的电化学工作站。电化学工作站可以连接到两个、三个或四个电极。所有电极可以与样品接触。在具有电位系统的一个示范性实施例中，参比电极和感测电极连接到工作站，该工作站被称为电位计。在具有伏安系统的实施例中，参比电极、辅助电极和感测电极被连接到工作站。可以用两个、三个或四个电极进行阻抗测量。本领域已知的其它组件也可以存在，并且也可以是电化学系统的一部分，并且全部在本说明书的范围内。

本说明书包括纸基传感装置。纸基装置可以是一次性的，并且也可以是电位传感装置。在上述用于离子选择性电极的纸基装置中可以检测样品中的各种离子或分析物，包括例如H⁺、Li⁺、Na⁺、K⁺、Mg²⁺、Ca²⁺、Cu²⁺、Ag⁺、Zn²⁺、Cd²⁺、Hg²⁺、Pb²⁺、NH₄ ⁺、碳酸盐、碳酸氢盐、硝酸盐、亚硝酸盐、硫化物、氯化物、碘化物等，以及有机阴离子和阳离子如肝素、鱼精蛋白等。ISE可以是模板印刷的Ag/AgCl电极。

本说明书包括一种用于测量样品中的分析物的方法。分析物通常是样品中的离子。离子可以是天然物质或合成物质。样品可以是临床样品、环境样品、工业样品、法医样品、农业样品等。临床样品可以包括在医院、诊所中、在如家庭或其它场景的护理点场景中生成的样品。临床样品可以来自健康个体或具有医学问题的个体。样品可以是液体或气体样品。如果样品是气体，电化学传感器可以或可以不通过气体渗透膜与样品分离。

使用包括所公开的参比电极的装置的方法、获得测量结果的方法、其它类似方法或此类方法的组合可类似于美国专利第9,874,539号中所公开的那些方法，其公开内容以引用的方式并入本文中。

通过以下实例进一步说明本公开。应当理解，特定的实例、假设和过程将根据本文所阐述的本公开的范围和精神来宽泛地解释。

实例

材料.试剂和材料从以下来源获得：来自道康宁公司(Dow Corning)(密歇根州米德兰市(Midland,MI))的Dow RTV 730氟硅酮(氟硅酮1)和RTV 3140硅酮(硅酮1)；来自NuSil公司(加利福尼亚卡平特里亚(Carpinteria,CA))的NuSil硅树脂MED-1555(氟硅酮2)、MED-2000(硅酮2)、MED-6381(硅酮3)、MED-6385(硅酮4)和GEL-3500(硅酮5)；来自Fluka公司(瑞士布克斯(Buchs,Switzerland))的高分子量PVC和邻硝基苯基辛醚(o-NPOE)；来自Iolitec公司(美国亚拉巴马州塔斯卡卢萨(Tuscaloosa,AL))的离子液体1-甲基-3-辛基咪唑鎓双(三氟甲磺酰基)亚氨基化物([C₈mim⁺][NTf₂ ^-])、1-甲基-3-癸基咪唑鎓双(三氟甲磺酰基)亚氨基化物([C₁₀mim⁺][NTf₂ ^-])、1-甲基-3-十二烷基咪唑鎓双(三氟甲磺酰基)亚氨基化物([C₁₂mim⁺][NTf₂ ^-])和三丁基甲基铵双(三氟甲磺酰基)亚氨基化物([NBu₃Me⁺][NTf₂ ^-])；来自西格玛-奥德里奇(Sigma-Aldrich)(密苏里州圣路易斯(St.Louis,MO))的缬氨霉素；来自同仁化学公司(Dojindo)(日本熊本市(Kumamoto,Japan))的四[3,4-双-(三氟甲基)苯基]硼酸钠(NaTFPB)。如前所述制备胶体-压印的中孔(CIM)碳。³⁹冻干动物血清以粉末形式购自Sero公司(挪威Billingstad)。所有化学品按原样使用。由用Milli-QPlus水系统(马萨诸塞州贝德福德密理博(Millipore,Bedford,Ma))处理的去离子水制备水溶液以得到18.2MΩ/cm的电阻率。

电极制造.在单组分硅酮材料(氟硅酮1、硅酮1、氟硅酮2、硅酮2)的情况下，通过将200mg硅酮材料和50mg离子液体溶解在1.0mL四氢呋喃(THF)中并用磁力搅拌棒搅拌来制备用于制备参比电极膜的溶液。然后将膜溶液倒入直径为25mm的圆形特氟隆皮氏培养皿中并放置以允许溶剂蒸发和硅酮固化。在仅具有单独的催化剂(硅酮4)或同时具有单独的催化剂和单独的交联剂(硅酮3)的硅酮材料的情况下，按推荐比率使用200mg不同组分的组合量。将碱(即，直链聚硅氧烷)和(如果适用)交联剂溶解于1.0mL THF中，接着搅拌，将溶液浇注到直径为25mm的特氟隆皮氏培养皿中，并且之后立即将催化剂添加到浇注溶液中。在可调双组分硅酮5的情况下，使用总量为200mg，质量比为1：1。将两种组分溶解在1.0mL THF中并浇注到直径为25mm的特氟隆皮氏培养皿中。硅酮完全固化后，从主膜上切下小圆盘(直径7mm)并安装到具有1.0mM KCl内部填充溶液的Philips型电极主体⁴⁰(瑞士苏黎世

Ag/AgCl内部参比)。在使用之前，将电极在1.0mM KCl中调节两天。

为了制备固体接触参比电极，将金电极(具有直径为2mm的平面圆形Au电极，嵌入惰性Kel-F聚合物轴中；德克萨斯州奥斯汀市的CH仪器公司(CH Instruments,Austin,Tx))在抛光布上进行抛光，首先用0.5μm，然后用0.03μm水性氧化铝浆料(伊利诺伊州布拉夫湖标乐有限公司(Buehler,Lake Bluff,Il))，然后先在水中然后在乙醇中进行超声处理，各自持续6分钟。使用氩气流对电极进行干燥。通过将47.5mg CIM碳和2.5mg氟硅酮1溶解于1.0mL THF中，随后超声处理30分钟来制备CIM碳悬浮液溶液。然后，将30μL该悬浮液滴注到金电极上并使其干燥。然后将两份等分试样(20μL，然后30μL)的硅酮膜溶液滴注到CIM碳层上。硅酮完全固化后，在使用前将电极在1.0mM KCl溶液中调节两天。使用K⁺选择性氟硅酮1固体接触电极的水层测试显示在氟硅酮1与固体接触材料之间没有非期望的水层。

通过将100mg高分子量PVC、100mg增塑剂o-NPOE和50mg[C₈mim⁺][NTf₂ ^-]溶解在1.0mL THF中来制备用于制备离子液体掺杂PVC膜的溶液。通过将100mg高分子量PVC和100mg增塑剂o-NPOE溶解在1.0mL THF中来制备用于制造空白增塑PVC膜的溶液。在两种情况下，搅拌溶液直至PVC完全溶解，并且接着倒入直径为22mm的玻璃皮氏培养皿中，并放置24小时进行干燥，得到增塑的PVC膜。

电化学测量.用由EMF Suite软件(宾夕法尼亚州马尔文市劳森实验室(LawsonLabs,Malvern,PA))控制的16通道电位计(明尼苏达州阿登希尔斯的Fluorous Innovation(Fluorous Innovation,Arden Hills,MN))进行电位测量。在搅拌溶液中相对于常规自由流动双结参比电极(DX200，瑞士梅特勒-托利多(Mettler Toledo,Switzerland)；AgCl饱和的3.0M Kcl作为内部参比电解质和1.0M LiOAc作为桥电解质)测量所有聚合物膜参比电极的电位响应。除非另外提及，否则所有测量均在室温(20℃)下进行。对于KCl校准，测量开始于1.0mM KCl，并且加入等分试样的浓KCl溶液以逐步将浓度加倍至16mM。校正双结参比电极的液体结电位的所有电动势值。根据双参数德拜-休克尔近似来计算活度系数。用已知的分流方法测量膜电阻。

差示扫描量热法.在DSC实验之前使浇注膜干燥至少两周以确保膜完全固化，并且所有溶剂已蒸发。用具有液氮冷却系统的TA Instrument Q1000 DSC(德克萨斯州新堡市(New Castle,DE))进行实验。从主膜上切下小片样品并将其装入带盖的样品盘中。它们首先在40℃热平衡1分钟。然后以持续的1.0℃/分钟加热和冷却速率将样品扫描至-180℃并返回至40℃。玻璃化转变温度被测定为转变区的中点。

结果和讨论

硅酮材料和传感器膜制造.在该工作中使用了7种市售硅酮。氟硅酮1、氟硅酮2、硅酮1和硅酮2是所谓的单组分硅酮。一旦暴露于空气，它们在与来自大气的水反应时固化，释放醇或乙酸作为副产物。通常，它们含有有机锡催化剂以促进该反应(参见方案1)。本工作中使用的另外三种硅酮材料是通过混合多种组分来制备的。硅酮4由两种组分制备。这些组分之一含有锡催化剂，并且相对于含有直链聚硅氧烷主链和交联剂的其它组分，使用量为几个重量百分比。在硅酮3的情况下，交联剂作为第三组分单独提供。在硅酮5的情况下，两种组分以1：1的比例加入。在以制造商推荐的比例混合两种或三种组分时发生固化(参见电极制造)。从制造的观点来看，单组分硅酮是有利的，因为它们的使用减少了制造步骤的数目并且消除了控制多个组分的比例的需要。

氟硅酮1和氟硅酮2

硅酮1

硅酮3

方案1.本工作中研究的代表性氟硅酮和硅酮的固化化学(也参见表1)。

尽管这些硅酮的确切结构在许多方面彼此不同，但它们的直链主链为聚(3,3,3-三氟丙基甲基硅氧烷)(氟硅酮1和氟硅酮2，在下文中称为氟硅酮)或聚(二甲基硅氧烷)(硅酮1、硅酮2；硅酮3、硅酮4和硅酮5)。许多硅酮材料还含有如二氧化硅或二氧化钛之类的填料以改善它们的机械性能(参见表1)。如果需要用于传感目的，可以通过离心除去这些填料中的一些。

未掺杂有离子液体的空白硅酮膜的电阻均落入0.2G至2.0GΩ的相对窄的范围内，硅酮1除外(15GΩ)。这些电阻非常高，但是它们不是无限大的，因为对于没有离子杂质的理想材料是可以预期的。这表明不同的硅酮材料具有低水平的固有离子杂质。值得注意的是，膜电阻与硅酮类型之间没有明显的相关性。

硅酮3的浇注得到纯形式和掺杂有20wt％[C₈mim⁺][NTf₂ ^-]的自立式膜。然而，当硅酮3掺杂有20wt％的[C₈mim⁺][NTf₂ ^-]时，具有1mm至2mm直径的平均大小的澄清液体聚集体从聚合物中分离出宏相，肉眼可以容易地发现。在浇注这种膜的三次尝试中，出现了不同图案和形状的液体聚集体。随机选择区域以切割出用于电极的较小圆盘。双组分硅酮4和硅酮5的浇注不会产生自立式膜，与它是纯形式还是掺杂有20wt％的[C₈mim⁺][NTf₂ ^-]无关。

表1.参比电极膜的特性.

^a掺杂有20wt％的[C₈mim⁺][NTf₂ ^-](n＝4)的膜的电阻。^b从化学文摘号推断的氟的数字位置；材料数据安全表仅规定了三氟丙基。^c根据监管标准，预期用于体内、体表或与身体接触的医用级别：美国食品药品监督管理局的联邦法规§820(装置)和§210-211(药物/活性药物成分)的现行良好生产规范21条以及国际标准化组织的ISO 9001。^45d精确结构不可从制造商处获得。^e掺杂有20wt％的[C₈mim⁺][NTf₂ ^-]的膜含有液体聚集体。^f硅酮4膜不形成坚固的自立式膜。^g以制造商推荐的1：1组分比，硅酮5不会形成坚固的自立式膜。^hn＝4。

掺杂有[C₈mim⁺][NTf₂ ^-]的参比电极膜对KCl的响应.具有掺杂离子液体的参比膜的参比电极的响应机制依赖于通过在两相之间分配离子液体来控制膜-样品界面处的相边界电位。最可能负面影响参比电位的样品离子具有相对较小的水合能量，这降低了转移到参比膜中的能量势垒。考虑到人血清中的生理离子浓度和典型的离子转移能量，如例如从不含离子载体的离子交换剂ISE的选择性显而易见的，最受关注的离子之一是钾，其在健康成人的人血清中具有4.10mM的平均浓度(95％范围：3.5mM至4.7mM)。

为了评估钾是否影响具有离子液体掺杂的硅酮膜的参比电极的理想的与样品无关的响应，在1.0mM至16mM的KCl浓度范围内测试这些电极的使用。当用[C₈mim⁺][NTf₂ ^-]掺杂时，仅基于氟硅酮1基质的参比电极膜提供与样品无关的电位。其它硅酮材料(硅酮1、氟硅酮2、硅酮2和硅酮3)不提供与KCl浓度无关的参比电位。考虑到所有这些硅酮和氟硅酮基质的相似极性，K⁺或Cl^–从水性样品转移到参比膜中的自由能的差异似乎不太可能单独解释这些结果。实际上，掺杂有[C₈mim⁺][NTf₂ ^-]的硅酮的电阻和DSC结果表明，离子液体和硅酮聚合物之间差的混溶性是作为参比电极膜性能不佳的主要原因。

参比电极的功能性和离子液体与硅酮材料的混溶性.由于掺杂有[C₈mim⁺][NTf₂]的氟硅酮1作为参比电极的最成功的基质出现，我们使用DSC进一步表征该材料。为了比较，我们还使用DSC来测试具有由氟硅酮2、硅酮1、硅酮2或硅酮3组成的聚合物基质的纯离子液体以及未掺杂和[C₈mim⁺][NTf₂]掺杂的膜。表2总结了由DSC迹线测定的玻璃化转变温度。

表2.离子液体[C₈mim⁺][NTf₂ ^-]、纯聚合物和[C₈mim⁺][NTf₂ ^-]-掺杂聚合物的玻璃化转变温度.

^a纯[C₈mim⁺][NTf₂ ^-]的T_g。^b观察到两个玻璃化转变，一个对应于纯[C₈mim⁺][NTf₂ ^-]。

在掺杂10wt％的[C₈mim⁺][NTf₂ ^-]时，氟硅酮1在-66℃下仅显示一个T_g，其在误差内与未掺杂氟硅酮1在-67℃下的T_g一致。这表明在该掺杂水平下，离子液体和氟硅酮1完全混溶。当掺杂水平增加到20wt％时，出现与离子液体一致的额外T_g，其为相分离的清楚标志。这证实了[C₈mim⁺][NTf₂ ^-]在氟硅酮1中的混溶性为至少10wt％并且与这些膜的电阻一致，所述电阻比未掺杂的氟硅酮1低两个数量级。

对于通过DSC研究的所有其它氟硅酮和硅酮基质，即使在10wt％的低掺杂水平下，DSC迹线显示两个玻璃化转变，一个对应于纯离子液体的T_g，另一个对应于未掺杂聚合物的T_g，这表明相分离。此外，向这些膜基质中添加[C₈mim⁺][NTf₂ ^-]在误差范围内对膜电阻没有影响，但氟硅酮2的情况除外。尽管[C₈mim⁺][NTf₂ ^-]和氟硅酮2在10wt％掺杂水平下不完全混溶，但溶解的[C₈mim⁺][NTf₂ ^-]的量足以在一定程度上降低膜电阻。所有这些与[C₈mim⁺][NTf₂ ^-]和这些聚合物之间的混溶性差以及这些基质作为参比膜的性能差一致。

为了比较，还使用用o-NPOE增塑的[C₈mim⁺][NTf₂ ^-]-掺杂的PVC膜进行DSC测试。以20wt％的掺杂水平，其为先前工作中使用的重量比，²³增塑PVC膜仅展现一个T_g。此外，用[C₈mim⁺][NTf₂ ^-]掺杂增塑PVC膜将膜电阻降低至0.59MΩ，这与离子液体在增塑PVC基质中的高溶解度一致。

基于这些DSC和电阻数据，我们得出结论，掺杂有离子液体的氟硅酮2、硅酮1、硅酮2和硅酮3膜中的许多膜性能不佳，主要是因为离子液体在聚合物基质中的溶解度低，这导致高电阻，但也可影响在膜/样品相边界上分布的离子液体的量。

样品浓度对具有氟硅酮1膜的固体接触参比电极的影响.鉴于用具有如上所述的内部填充溶液的常规电极体获得的结果，仅氟硅酮1用于随后的固体接触参比电极的工作。CIM碳，具有高表面积(321m²/g)和低表面极性官能团浓度(0.053mmol/m²酮基；苯酚、内酯、内半缩醛和羧酸基团浓度太低而不能检测)的疏水性高纯度碳材料用作参比膜和作为下面的电子传导金属的金之间的传感器层。在1.0mM至16mM的KCl范围内，固体接触氟硅酮1参比电极显示出与样品无关的电动势响应，其中电动势对K⁺活性的对数的依赖性为0.0±0.7mV/十倍(n＝3)。整个活动范围内最大电位和最小电位之间的差异为2.0±1.4mV(n＝3)。这表明氟硅酮1参比膜的良好特性延续到以CIM碳作为换能器的固体接触设置。

为了模拟可穿戴或可植入传感器的工作环境，使用在pH和K⁺、Na⁺、Cl^-和磷酸盐浓度方面模拟临界血液参数的电解质溶液。具体地，制备以下指定为高和低的两种这样的电解质溶液(它们的组成参见表3)，以表示异常高和低的血液电解质浓度。图3证实氟硅酮1参比电极在高和低溶液中提供相同的电位。

表3.人造血液电解质溶液的组成和在人造血液电解质溶液中测试的具有[C₈mim⁺][NTf₂ ^-]-掺杂的氟硅酮1膜的参比电极的电位稳定特性.

在人造血液电解质溶液中的长期稳定性.为了测试具有氟硅酮1膜的参比电极的长期稳定性，在37℃下温控箱中在高和低溶液的1：1混合物中测试它们的电动势(参见表3)。8天内的漂移仅为-88±59μV/h(n＝3)，其中最佳性能电极的漂移仅为20μV/h(参见图4)。还在十倍稀释的动物血清溶液(37℃)中测试参比电极的长期稳定性。在5.8天内，观察到112±26μV/h(n＝3)的漂移，其误差与人工电解质溶液中的测量结果相同。为了比较，用具有内部填充溶液的常规电极设置测试的掺杂有[C₈mim⁺][NTf₂ ^-]的氟硅酮1参比膜在人造血液电解质溶液中在3天内给出27±14μV/h(n＝3)的漂移。这表明制造中的附加改进可以进一步减小固体接触参比电极的漂移。

用不同离子液体掺杂的参比膜的比较.考虑到电位稳定性的可能的进一步改进，我们用掺杂有几种其它离子液体的氟硅酮1参比膜进行实验。制造适用于参比电极膜的离子液体的关键要求是阳离子和阴离子的适度疏水性和化学稳定性。⁴⁷为此，选择三种其它离子液体用于进一步的工作：[C₁₀mim⁺][NTf₂ ^-]和[C₁₂mim⁺][NTf₂ ^-]与[C₈mim⁺][NTf₂ ^-]的区别仅在于阳离子的烷基链的长度，并且[NBu₃Me⁺][NTf₂ ^-]与其它离子液体共享相同的阴离子，但具有四烷基铵而不是咪唑鎓阳离子。为了测试这些氟硅酮1参比电极，再次在1.0mM至16mM的KCl范围内测定它们的电位。电动势结果示于图5中，并且电位稳定特性总结于表4中。

表4.KCl对具有掺杂有不同离子液体的氟硅酮1膜的参比电极的电动势的影响.

^a在1.0mM至16mM活性范围内对KCl的电动势响应的斜率的平均值和标准偏差(n＝4，针对[NBu₃Me⁺][NTf₂ ^-]n＝3除外)。^b从水到1,2-二氯乙烷的离子转移的实验标准电位。^b生理K⁺范围：3.5mM至4.7mM。

在KCl浓度的整个测试范围内，KCl对用[C₈mim⁺][NTf₂ ^-]、[C₁₀mim⁺][NTf₂ ^-]和[C₁₂mim⁺][NTf₂ ^-]掺杂的三种类型的参比膜提供的参比电位的影响是最小的。可以看出，具有最长烷基链并且是这三种离子液体中最疏水的[C₁₂mim⁺][NTf₂ ^-]提供了参比电位的最小可变性，但是基于[C₁₂mim⁺][NTf₂ ^-]的参比电极相对于基于[C₁₀mim⁺][NTf₂ ^--]的参比电极的优越性不能被证实有统计学意义。

还在5天内测试掺杂有[C₁₀mim⁺][NTf₂ ^-]和[C₁₂mim⁺][NTf₂ ^-]的氟硅酮1参比膜的长期稳定性。观察到与掺杂有[C₈mim⁺][NTf₂ ^-]的膜类似的漂移，在此也显示基于[C₈mim⁺][NTf₂ ^-]、[C₁₀mim⁺][NTf₂ ^-]和[C₁₂mim⁺][NTf₂ ^-]的参比电极之间的差异最小。这与长期稳定性可能受离子液体影响较小但受其它因素影响较大的结论一致，其它因素例如固体接触的可变性、自由流动双结参比电极的半电池电位相对于测试这些新参比电极的较小波动，或样品流动条件的可变性。

虽然医用级硅酮用于许多医疗装置，但在评估基于膜的参比电极的生物相容性时也必须考虑离子液体。不幸的是，离子液体的毒理学数据仍然很少，并且大多数可用的研究集中在细胞毒性。在少数关于离子液体对哺乳动物的毒性的研究之一中，报道了在雌性大鼠中1-丁基-3-甲基咪唑氯化物的急性口服半数致死剂量(LD₅₀)为3150μmol/kg体重。考虑在参比膜中使用的膜材料的典型量(例如，12mg硅酮聚合物和3mg离子液体)并且假定其中单个传感器的离子液体在短时间内完全浸出的最坏情况，对于暴露于该传感器的人将获得0.08μmol/kg体重的离子液体浓度。

结论

由生物相容性材料制成并用于可穿戴和可植入传感器中的参比电极可在未来的临床诊断和健康监测中起到重要作用。该工作证实硅酮是离子液体掺杂的参比膜的合适基质。硅酮对于这种应用是特别有前景的，因为它们不需要增塑剂并且可以以一系列生物相容的、可商购的种类获得。使用掺杂有[C₈mim⁺][NTf₂ ^-]、[C₁₀mim⁺][NTf₂ ^-]或[C₁₂mim⁺][NTf₂ ^-]的氟硅酮1在含有代表宽范围血液样品浓度的电解质的溶液中提供稳定且与样品无关的电位。在长期稳定性测试中，电极在8天内在人造血液电解质溶液中表现出低至20μV/h的电位漂移，并且在5.8天内在10％动物血清中表现出112μV/h的电位漂移。

说明性实施例

说明性实施例包括实施例1，其包括参比电极，所述参比电极包括固体电子导体；中间层；和聚合物膜层，所述聚合物膜层包含聚合物组合物，所述聚合物组合物包含至少一种含硅酮聚合物和至少一种离子液体，其中所述聚合物膜层和所述聚合物组合物基本上不含增塑剂，并且所述含硅酮聚合物和所述离子液体是可混溶的，如使用热力学方法所测定，所述热力学方法显示包括所述至少一种含硅酮聚合物和所述至少一种离子液体的组合物的单一玻璃化转变温度(T_g)，其中所述中间层设置在所述固体电子导体与所述聚合物膜层之间。

实施例2展示了包括实施例1的另外的说明性实施例，其中所述离子液体包含至少一个咪唑鎓阳离子或季铵阳离子基团；和包含双(全氟烷基磺酰基)亚氨基根、烷基(全氟烷基)磺酰基亚氨基根、双(烷基磺酰基)亚氨基根或双(烷基磺酰基)亚氨基根阴离子的阴离子，其中一个或多个醚、酯或酰胺基团使烷基链间断。

实施例3展示了包括实施例1或2的另外的说明性实施例，其中所述离子液体选自1-甲基-3-辛基咪唑鎓双(三氟甲磺酰基)亚氨基化物([C₈mim⁺][NTf₂ ^-])、1-甲基-3-癸基咪唑鎓双(三氟甲磺酰基)亚氨基化物([C₁₀mim⁺][NTf₂ ^-])、1-甲基-3-十二烷基咪唑鎓双(三氟甲磺酰基)亚氨基化物([C₁₂mim⁺][NTf₂ ^-])、三丁基甲基铵双(三氟甲磺酰基)亚氨基化物([NBu₃Me⁺][NTf₂ ^-])，以及其组合。

实施例4展示了包括实施例1至3中任一项的另外的说明性实施例，其中按所述聚合物组合物的总重量计，所述聚合物组合物具有5wt％至75wt％的所述离子液体。

实施例5展示了包括实施例1至3中任一项的另外的说明性实施例，其中按所述聚合物组合物的总重量计，所述聚合物组合物具有10wt％至40wt％的所述离子液体。

实施例6展示了包括实施例1至3中任一项的另外的说明性实施例，其中按所述聚合物组合物的总重量计，所述聚合物组合物具有10wt％至30wt％的所述离子液体。

实施例7展示了包括实施例1至3中任一项的另外的说明性实施例，其中所述至少一种含硅酮聚合物具有低于室温的玻璃化转变温度。

实施例8展示了包括实施例1至7中任一项的另外的说明性实施例，其中所述至少一种含硅酮聚合物是基于聚硅氧烷的。

实施例9展示了包括实施例1至8中任一项的另外的说明性实施例，其中所述至少一种含硅酮聚合物为基于聚硅氧烷的含氟聚合物、基于聚硅氧烷的含甲基的聚合物、基于聚硅氧烷的含氰基的聚合物或其组合。

实施例10展示了包括实施例1至9中任一项的另外的说明性实施例，其中所述至少一种含硅酮聚合物为聚([3,3,3-三氟丙基]甲基硅氧烷)。

实施例11展示了包括实施例1至10中任一项的另外的说明性实施例，其中按所述聚合物组合物的总重量计，所述聚合物组合物具有5wt％至50wt％的所述聚合物。

实施例12展示了包括实施例1至10中任一项的另外的说明性实施例，其中按所述聚合物组合物的总重量计，所述聚合物组合物具有10wt％至40wt％的所述聚合物。

实施例13展示了包括实施例1至10中任一项的另外的说明性实施例，其中按所述聚合物组合物的总重量计，所述聚合物组合物具有10wt％至30wt％的所述聚合物。

实施例14展示了包括实施例1至13中任一项的另外的说明性实施例，其中所述聚合物组合物进一步包含至少一种无机填料。

实施例15展示了包括实施例14的另外的说明性实施例，其中所述至少一种无机填料选自由二氧化硅和二氧化钛组成的组。

实施例16展示了包括实施例1至15中任一项的另外的说明性实施例，其中测定所述T_g的所述热力学方法选自差示扫描量热法(DSC)、热重分析法(TGA)、扫描电子显微镜法(SEM)、热机械分析法(TMA)、动态机械分析法(DMA)和介电热分析法(DETA)。

实施例17展示了包括实施例1至15中任一项的另外的说明性实施例，其中测定所述T_g的所述热力学方法是差示扫描量热法(DSC)。

实施例18展示了包括实施例1至17中任一项的另外的说明性实施例，其中参比膜是由所述聚合物组合物溶剂浇注、旋涂、浸涂或喷墨印刷的。

实施例19示出了包括实施例1至18中任一项的另外的说明性实施例，其中所述固体电子导体包含银、金、铂、铜、不锈钢、碳、氧化铟锡(ITO)、掺氟氧化锡(FTO)或铝。

实施例20展示了包括实施例1至19中任一项的另外的说明性实施例，其中所述参比电极在室温或体温下在唾液、尿液、间质液、血液、血清或汗液中定期发现的离子浓度范围内提供与样品无关且长期稳定的电位。

实施例21包括电化学测量系统，其使用实施例1至20中任一项所述的参比电极。

本领域技术人员将理解，本文所述的方法和组合物可以用不同于所公开的那些的实施例来实践。所公开的实施例是出于说明而非限制的目的而呈现。还将理解，关于本文的附图和实施例描绘和描述的方法的组件可以互换。

Claims (21)

1.一种参比电极，其包含：

固体电子导体；

中间层；以及

聚合物膜层，所述聚合物膜层包含聚合物组合物，所述聚合物组合物包含至少一种含硅酮聚合物和至少一种离子液体，其中所述聚合物膜层和所述聚合物组合物基本上不含增塑剂，并且所述含硅酮聚合物和所述离子液体是可混溶的，如使用热力学方法所测定，所述热力学方法显示包括所述至少一种含硅酮聚合物和所述至少一种离子液体的组合物的单一玻璃化转变温度(T_g)，

其中所述中间层设置在所述固体电子导体与所述聚合物膜层之间。

2.根据权利要求1所述的参比电极，其中所述离子液体包含至少一个咪唑鎓阳离子或季铵阳离子基团；和包含双(全氟烷基磺酰基)亚氨基根、烷基(全氟烷基)磺酰基亚氨基根、双(烷基磺酰基)亚氨基根或双(烷基磺酰基)亚氨基根阴离子的阴离子，其中一个或多个醚、酯或酰胺基团使烷基链间断。

3.根据权利要求1所述的参比电极，其中所述离子液体选自1-甲基-3-辛基咪唑鎓双(三氟甲磺酰基)亚氨基化物([C₈mim⁺][NTf₂ ^-])、1-甲基-3-癸基咪唑鎓双(三氟甲磺酰基)亚氨基化物([C₁₀mim⁺][NTf₂ ^-])、1-甲基-3-十二烷基咪唑鎓双(三氟甲磺酰基)亚氨基化物([C₁₂mim⁺][NTf₂ ^-])、三丁基甲基铵双(三氟甲磺酰基)亚氨基化物([NBu₃Me⁺][NTf₂ ^-])，以及其组合。

4.根据权利要求1所述的参比电极，其中按所述聚合物组合物的总重量计，所述聚合物组合物具有5wt％至75wt％的所述离子液体。

5.根据权利要求1所述的参比电极，其中按所述聚合物组合物的总重量计，所述聚合物组合物具有10wt％至40wt％的所述离子液体。

6.根据权利要求1所述的参比电极，其中按所述聚合物组合物的总重量计，所述聚合物组合物具有10wt％至30wt％的所述离子液体。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的参比电极，其中所述至少一种含硅酮聚合物具有低于室温的玻璃化转变温度。

8.根据权利要求1至6中任一项所述的参比电极，其中所述至少一种含硅酮聚合物是基于聚硅氧烷的。

9.根据权利要求1至6中任一项所述的参比电极，其中所述至少一种含硅酮聚合物为基于聚硅氧烷的含氟聚合物、基于聚硅氧烷的含甲基的聚合物、基于聚硅氧烷的含氰基的聚合物或其组合。

10.根据权利要求1至6中任一项所述的参比电极，其中所述至少一种含硅酮聚合物为聚([3,3,3-三氟丙基]甲基硅氧烷)。

11.根据权利要求1所述的参比电极，其中按所述聚合物组合物的总重量计，所述聚合物组合物具有5wt％至50wt％的所述聚合物。

12.根据权利要求1所述的参比电极，其中按所述聚合物组合物的总重量计，所述聚合物组合物具有10wt％至40wt％的所述聚合物。

13.根据权利要求1至6或12中任一项所述的参比电极，其中按所述聚合物组合物的总重量计，所述聚合物组合物具有10wt％至30wt％的所述聚合物。

14.根据权利要求1至6或12中任一项所述的参比电极，其中所述聚合物组合物进一步包含至少一种无机填料。

15.根据权利要求14所述的参比电极，其中所述至少一种无机填料选自由二氧化硅和二氧化钛组成的组。

16.根据权利要求1所述的参比电极，其中测定所述T_g的所述热力学方法选自差示扫描量热法(DSC)、热重分析法(TGA)、扫描电子显微镜法(SEM)、热机械分析法(TMA)、动态机械分析法(DMA)和介电热分析法(DETA)。

17.根据权利要求1所述的参比电极，其中测定所述T_g的所述热力学方法是差示扫描量热法(DSC)。

18.根据权利要求1至6、12或15至17中任一项所述的参比电极，其中参比膜是由所述聚合物组合物溶剂浇注、旋涂、浸涂或喷墨印刷的。

19.根据权利要求1所述的参比电极，其中所述固体电子导体包含银、金、铂、铜、不锈钢、碳、氧化铟锡(ITO)、掺氟氧化锡(FTO)或铝。

20.根据权利要求1所述的参比电极，其中所述参比电极在室温或体温下在唾液、尿液、间质液、血液、血清或汗液中定期发现的离子浓度范围内提供与样品无关且长期稳定的电位。

21.一种电化学测量系统，其使用根据权利要求1至6、12、15至17、19或20中任一项所述的参比电极。

Images