[发明专利]一种柔性可拉伸葡萄糖传感器及其制备方法和应用

说明书

本发明涉及一种柔性可拉伸葡萄糖传感器及其制备方法和应用，所述柔性可拉伸葡萄糖传感器包括柔性基底，所述柔性基底上依次设有金属电极层和铟金属薄膜层，在所述铟金属薄膜层上设有离散的金属氧化物颗粒，在金属氧化物颗粒的外表面包附有葡萄糖氧化酶；本发明在柔性基底上利用微裂纹结构的金属薄膜作为电极通过铟金属缓冲层实现了在低温条件下与金属氧化物的复合，从而使该传感器可以在大尺度应变下使用，提高了传感器的电学性能，并实现了与皮肤和器官组织的共形贴合，具有重要的应用价值。

技术领域

本发明涉及电流测定式连续葡萄糖监测传感器技术领域，具体涉及一种生物传感器，尤其涉及一种柔性可拉伸葡萄糖传感器及其制备方法和应用。

背景技术

随着社会的不断进步，人们生活水平的不断提高，生活节奏不断地加快，人们生存压力的不断增加，糖尿病逐渐变成了一种常见病和多发病。虽然糖尿病通过药物治疗及饮食调整可以得到暂时控制，但至今医学上还很难根治此病。糖尿病是以高血糖为特征的代谢性疾病，由于胰岛素分泌缺陷或其生物作用受损而导致高血糖，长期存在的高血糖状态会引起全身多系统的代谢障碍，导致大血管和微血管的病变，出现严重的心、脑、肾、眼、神经等的并发症，以致危及生命。因此，对糖尿病患者以及易患高危人群的血糖实时监测具有至关重要的作用。植入式传感器实现了与生物体的信息交互，从而实现对生理指标的监测。与穿戴式等体外方式不同，植入式器件在获取更为精细的生理活动信息的同时，不可避免的需要与生物组织和器官直接接触，因此植入式传感器需要同时兼顾到信息交互能力以及生物安全性。

目前针对植入式应用，如WO2006029293A1，公开了一种血液接触传感器，其包括一个传感器及其装配工具，装配工具有一个传感器终端，其固定在传感器上，以及装配工具时适合于静脉流装置联合使用，其存在的问题在于传感器柔性可拉伸性能差，无法做到与器官共形贴合。此外还有CN101530327A，公开了一种皮下组织实时监测用针状电流测定式葡萄糖传感器，其包括一个针状式参考电极和至少一个针状式工作电极，工作电极由里至外依次为导电层、高分子材料内膜层、酶膜层、高分子材料控制扩散层，该传感器虽然是植入式应用，但是其通过刚性针状式电极直接植入皮下组织，导致植入皮下组织时创伤大。

面对柔性化葡萄糖传感器，技术人员也做了很多努力，如CN105943058A、CN205758571U，均公开了柔性电化学电极的连续葡萄糖监测传感器及其制备方法，其直接以化学镀金薄膜两面的金层分别作为工作电极与参比-对电极，并在设定的工作电极表面电沉积花瓣状铂纳米颗粒作为催化层，然后电泳沉积碳纳米管/Nafion网孔层作为抗干扰层，并在其上通过静电吸附形成酶生化敏感层。该工艺初步实现了柔性化，但是却不具备拉伸性，无法与皮肤和器官组织实现共形贴合。

现有技术中，柔性传感器以柔性聚合物薄膜为基底，在其上印刷碳电极或沉积金电极，通过电极的层层组装或平面错位排布形成电化学三电极检测系统；或者直接利用极细的金属线实现。但这些方法大都由于很难实现在低温条件下贵金属电极与高质量金属氧化物的复合，因此酶吸附效率低，很难提高传感器的灵敏度，另外在金属与金属氧化物复合体系中大多为刚性系统而且金属与金属氧化物之间的接触电阻会大大影响传感器的性能。

因此，如何研发一种在柔性可拉伸使用条件下依然可以稳定使用并具有与皮肤和器官组织良好的共形贴合的柔性葡萄糖传感器已成为目前的热点。

发明内容

针对目前存在的问题，本发明的目的在于提供一种柔性可拉伸葡萄糖传感器及其制备方法和应用，其不仅实现了柔性可拉伸，使其可以在大尺度应变下使用，并且还实现了与皮肤和器官组织的共形贴合，电学性能优良。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

第一方面，本发明提供了一种柔性可拉伸葡萄糖传感器，其包括柔性基底，所述柔性基底上依次设有金属电极层和铟金属薄膜层，在铟金属薄膜层上设有离散的金属氧化物颗粒，在金属氧化物颗粒的外表面包附有葡萄糖氧化酶。