[发明专利]一种传感器电极表面抗生物污染涂层的制备方法

说明书

本发明公开了一种传感器电极表面抗生物污染涂层的制备方法，其特征在于光敏透明质酸的合成、抗生物污染涂层的制备两大步骤。本发明制备的光敏透明质酸具有强亲水性、可光交联性与良好的生物相容性。光敏透明质酸合成简单，原料易得，易于实现工业化生产；光敏单体的引入使得涂层在发挥透明质酸本身优异特性的基础上，可以通过紫外光交联来固定涂层的结构。在应用于原液样品检测时，基于光敏透明质酸涂层修饰的传感器电极具有长期高效的抗生物污染能力。光交联技术、功能涂层技术与生物传感技术的结合，可广泛应用于食品安全、生物医药、环保监测与生命安全等领域。

技术领域

本发明涉及高分子材料、生物功能涂层与电化学传感器领域，尤其是涉及一种采用光敏透明质酸修饰传感器电极表面制备抗生物污染涂层的方法。

背景技术

当传统的生物传感器直接与原生实际样品(如血液、牛奶、果汁、生活污水)接触以检测其中成分时，会因蛋白质、血细胞及微生物黏附等引起电极表面的污染，从而降低检测灵敏度和使用寿命，甚至导致完全失效。以血液分析为例，目前对实际血液进行分析时，首先需要采用离心分离技术来处理血液，然后利用生化分析仪在分离所得到的血清中进行目标物的检测。这样的处理方式存在一些明显的缺陷：生化分析过程需要离心设施，这对小型诊所、家庭或者在线快速检测都有很大的不便之处；血液样品离心处理过程中可能受到污染；由于较长时间的血液处理和分析过程，因此会造成不可忽视的血液成分新陈代谢所带来检测误差，此外血清中目标物浓度完成检测后，还需要经过经验公式转换，但最终结果也并不能完全表达全血中的真实状况。而血液中目标物的准确检测，对于疾病的诊断和治疗来说，其重要性无需赘言。因此，对于血液等实际样品直接检测中的传感器电极表面生物污染己成为制约生物、医学、环境检测的关键科学问题之一。

为了解决传感器电极表面的生物污染问题，科学家们开发出一系列抗生物粘附的材料与方法。例如，将抗炎药物如氟美松被包埋在电极表面的涂层内，以通过抗炎药物的缓慢释放抑制蛋白在电极表面的非特异性吸附。这种方法虽然体现很好的抗生物粘附特性，然而这种抗粘附只能在短期内有效，随着药物的消耗，这种涂层的抗蛋白污染效果会逐渐降低。近年来，一些两性离子型聚合物与亲水聚合物被广泛应用于抗生物蛋白粘附涂层，然而这些聚合物缺乏合适的结构难以长期锚定在导电基材表面。因此，发展合适的电极表面抗生物污染材料成为生物电极构建中的一大挑战。

发明内容

针对现有技术存在的上述问题，本发明提供了一种基于光敏透明质酸的抗生物污染涂层，并将其用于构建抗生物污染传感器电极的制备方法。透明质酸具有无免疫原性、生物相容性好、亲水性强的特性，本发明采用光敏透明质酸制备抗生物污染电极，光敏透明质酸在紫外光照下可以发生交联，从而可以有效增强涂层与电极的结合强度，而透明质酸作为涂层主体材料，可以有效抑制蛋白的非特异性吸附。本发明抗生物污染传感器电极对于实际样品的检测具有信号稳定性好、抗生物污染能力强、长期持续抗生物污染等优点。

本发明的技术方案如下：

一种传感器电极表面抗生物污染涂层的制备方法，光敏透明质酸的合成、抗生物污染涂层的制备的具体步骤如下：

(1)光敏透明质酸的合成

将透明质酸(HA)溶解在水中，搅拌至完全溶解，形成透明质酸水溶液；顺次加入4-二甲氨基吡啶(DMAP)、光敏单体、四丁基溴化铵(TBAB)，室温反应12h～48h；将反应液用丙酮沉淀后，转入透析袋隔水透析；将透析好的溶液冷冻干燥，得到光敏透明质酸，避光储存备用；

(2)抗生物污染涂层的制备

将步骤(1)中光敏透明质酸溶于水中，加入水溶性光引发剂，避光搅拌至形成澄清透明的光敏透明质酸水溶液；将光敏透明质酸涂覆在传感器电极表面，室温干燥后用紫外光照射使涂层发生交联，即在电极表面修饰抗生物污染涂层；将涂层修饰后的传感器电极在干燥环境下储存备用。