CN209727836U - 丝素蛋白微针电极及检测葡萄糖浓度的传感器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种丝素蛋白微针电极及检测葡萄糖浓度的传感器，该丝素蛋白微针电极包括丝素蛋白微针本体和铂丝电极部(3)，所述丝素蛋白微针本体包括基底(10)和均匀植列于该基底(10)一侧表面的多个实心针体(11)，所述铂丝电极部(3)由所述实心针体(11)内部向远离该实心针体(11)的方向延伸出所述基底(10)；所述铂丝电极部(3)包括由内向外依次设置的铂丝本体(30)、催化剂层(31)和载体层(32)。本实用新型为可溶胀微针，生物相容性好，实用性高，容易刺入皮肤，电极的稳定性高。
Description
技术领域
本实用新型涉及酶生物传感器技术领域，尤其涉及一种丝素蛋白微针电极及检测葡萄糖浓度的传感器。
背景技术
近几十年来，血糖检测技术得到了迅猛发展，更多快捷、安全的检测技术被提出并应用。微创血糖仪的检测精度虽不及静脉血测定精度，但因方便易用，在家庭日常血糖管理中发挥着重要作用。然而，反复的有创伤检测，使患者面临身体和精神的双重压力，这使得血糖监测管理的执行度受到极大影响，进而使患者血糖水平产生较大波动，并且无法长时间检测，难以实现24小时监测。
目前检测血糖传感器大致分为三种，有创检测、微创检测和无创检测。有创检测是采用静脉抽血并进行分析的方法。抽血后可以对血液进行电化学或者光化学检测，是目前最传统同时也是最准确的血糖检测方法。但是该方法需要患者反复抽血，给病人带来了极大的痛苦，大多数人不愿意这么测试。微创检测技术以人体体液(尤其是组织液)代替血液进行研究。获取体液的方法需要穿透皮肤，目前主要有透过皮肤植入型检测技术和组织液透皮抽取型检测技术两种。微创检测的测量效果较理想并且对患者不会造成直接伤害，但是该方法对材料的要求较高，成本问题不容忽视。无创血糖检测方法是指在完全不对人体造成伤害的条件下进行检测，可供测量的部位有手指、手臂、眼球、耳垂等。技术有拉曼光谱检测法和代谢热整合法等，但在检测时受到光、热和湿度影响导致不稳定而影响测量结果。
在本专利申请前，中国实用新型专利(CN105301086A)公开了一种葡萄糖氧化酶生物传感器的制备方法及其应用。该生物传感器包括有一基体电极，其感应端包覆孔雀石绿薄膜，膜上修饰有葡萄糖修饰酶。但其采用的玻碳电极使用前需要抛光、活化，且表面性质不稳定、易引入氮、氧基团，电化学催化性质也会随之改变，故而导致检测的不准确性。中国实用新型专利(CN105866226A)公开了一种葡萄糖氧化酶生物传感器的制备及使用方法，采用碳毡为基体电极，碳毡电极检测端表面固定葡萄糖氧化酶与有机染料的混合物(物理吸附)，制成葡萄糖氧化酶生物传感器，用于对葡萄糖进行定量分析。该传感器采用物理吸附，牢固性不强，浸泡时间过长，容易脱落，导致传感器不稳定。
实用新型内容
为解决上述技术问题，本实用新型的目的是提供一种丝素蛋白微针电极及检测葡萄糖浓度的传感器，本实用新型包括可溶胀微针，生物相容性好，容易刺入皮肤，电极的稳定性高。
本实用新型的一种丝素蛋白微针电极，所述丝素蛋白微针电极用于检测葡萄糖浓度，包括丝素蛋白微针本体和铂丝电极部(3)，所述丝素蛋白微针本体包括基底(10)和均匀植列于该基底(10)一侧表面的多个实心针体(11)，所述丝素蛋白微针本体干态下硬度高但吸收液体后形成若干用于葡萄糖通过的孔道，所述铂丝电极部(3)由所述实心针体(11)内部向远离该实心针体(11)的方向延伸出所述基底(10)；所述铂丝电极部(3)包括由内向外依次设置的铂丝本体(30)、催化剂层(31)和载体层(32)。
进一步地，催化剂层(31)为葡萄糖氧化酶层，所述载体层(32)为丝素蛋白层。
进一步地，催化剂层(31)和载体层(32)的厚度为0.1～5微米。
进一步地，铂丝电极部(3)沿所述实心针体(11)的轴线设置。
进一步地，实心针体(11)为高度在400～600μm的针状结构。
进一步地，铂丝电极部(3)的长度为6～9mm。
进一步地，铂丝电极部(3)的直径为0.006～0.01mm。
进一步地，丝素蛋白微针本体的成分包括丝素蛋白和多元醇，多元醇占丝素蛋白质量的10～30％。
进一步地，基底(10)呈圆柱状。
借由上述方案，本实用新型至少具有以下优点：
本实用新型的丝素蛋白微针本体具有良好的生物相容性和优异的物理机械性能，致敏性小、刺入能力强，并且具有很好的溶胀但不溶失性。铂丝电极部的结构设置使得催化剂层在工作状态下不会溶失，此外，铂丝电极部起到导送电流的作用，不易脱落，电极稳定性高。
上述说明仅是本实用新型技术方案的概述，为了能够更清楚了解本实用新型的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本实用新型的较佳实施例并配合附图详细说明如后。
附图说明
图1是本实用新型丝素蛋白微针电极的结构示意图；
图2是铂丝电极部的结构示意图；
图3是本实用新型实施例1丝素蛋白微针电极的刺入性能测试结果；
附图标记说明：
3-铂丝电极部；10-基底；11-实心针体；30-铂丝本体；31-催化剂层；32-载体层。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本实用新型的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本实用新型，但不用来限制本实用新型的范围。
实施例1
参见图1-2，本实用新型的一种用于检测葡萄糖浓度的丝素蛋白微针电极，包括丝素蛋白微针本体和铂丝电极部3。
丝素蛋白微针本体包括基底10和均匀植列于该基底10一侧表面的多个实心针体11。基底10呈圆柱状，实心针体11的高度为400～600μm。丝素蛋白微针本体由丝素蛋白和多元醇混合溶液浇筑形成，多元醇占丝素蛋白质量的10～30％。多元醇可选择山梨醇、赤藓糖醇和木糖醇中的一种或几种。丝素蛋白微针本体干态下硬度高但吸收体液后形成水凝胶，该水凝胶中具有若干可供葡萄糖通过的微孔道。
铂丝电极部3由实心针体11内部向远离该实心针体11的方向延伸出基底10，优选地，铂丝电极部3沿实心针体11的轴线设置。优选地，铂丝电极部3的长度为6～9mm，直径为0.006～0.01mm。铂丝电极部3包括由内向外依次设置的铂丝本体30、催化剂层31和载体层32。催化剂层31为葡萄糖氧化酶层，载体层32为丝素蛋白层。催化剂层31和载体层32的厚度为0.1～5微米。
本实用新型的使用原理是：将实心针体11刺入皮肤，丝素蛋白微针本体吸收体液后溶胀，形成水凝胶，水凝胶提供了大量的微孔道，体液中的葡萄糖通过这些微孔道快速、自由通过并达到实心针体11内部。铂丝电极部催化剂层中的葡萄糖氧化酶与葡萄糖反应生成H2O2，铂丝对H2O2具有催化分解作用，产生电荷转形成电流信号，可通过检测产生电流的大小来反映被检测葡萄糖的浓度。同时，铂丝电极部载体层中的丝素蛋白溶胀后对催化剂层起到保护作用，防止其中的葡萄糖氧化酶溶失，保证了电极的稳定性。
由图3可以看出微针刺入力小，具有优异的皮肤刺入性能。
实施例2
本实用新型的一种检测葡萄糖浓度的传感器，包括实施例1中的丝素蛋白微针电极。
以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，并不用于限制本实用新型，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本实用新型的保护范围。
Claims (10)
1.一种丝素蛋白微针电极，其特征在于：包括丝素蛋白微针本体和铂丝电极部(3)，所述丝素蛋白微针本体包括基底(10)和均匀植列于该基底(10)一侧表面的多个实心针体(11)，所述铂丝电极部(3)由所述实心针体(11)内部向远离该实心针体(11)的方向延伸出所述基底(10)；所述铂丝电极部(3)包括由内向外依次设置的铂丝本体(30)、催化剂层(31)和载体层(32)。
2.根据权利要求1所述的丝素蛋白微针电极，其特征在于：所述催化剂层(31)为葡萄糖氧化酶层，所述载体层(32)为丝素蛋白层。
3.根据权利要求1所述的丝素蛋白微针电极，其特征在于：所述催化剂层(31)或载体层(32)的厚度为0.1～5微米。
4.根据权利要求1所述的丝素蛋白微针电极，其特征在于：所述铂丝电极部(3)沿所述实心针体(11)的轴线设置。
5.根据权利要求1所述的丝素蛋白微针电极，其特征在于：所述实心针体(11)为高度在400～600μm的针状结构。
6.根据权利要求1所述的丝素蛋白微针电极，其特征在于：所述铂丝电极部(3)的长度为6～9mm。
7.根据权利要求1所述的丝素蛋白微针电极，其特征在于：所述铂丝电极部(3)的直径为0.006～0.01mm。
8.根据权利要求1所述的丝素蛋白微针电极，其特征在于：所述丝素蛋白微针本体的成分包括丝素蛋白和多元醇，多元醇占丝素蛋白质量的10～30％。
9.根据权利要求1所述的丝素蛋白微针电极，其特征在于：所述基底(10)呈圆柱状。
10.一种检测葡萄糖浓度的传感器，其特征在于，包括权利要求1～9中任一项所述的丝素蛋白微针电极。
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