本發(fā)明涉及傳感器，特別是涉及一種可連續(xù)監(jiān)測(cè)的可植入柔性ph傳感器及其制備方法。

背景技術(shù)：

1、柔性ph傳感器是一種能夠檢測(cè)溶液或介質(zhì)的酸堿性的傳感器，由于其具有良好的柔性，可以適應(yīng)不同形狀和表面的應(yīng)用場(chǎng)景。這種傳感器通常用于生物醫(yī)學(xué)、食品工業(yè)、環(huán)境監(jiān)測(cè)等領(lǐng)域，特別是針對(duì)曲面或不規(guī)則形狀表面的ph值的檢測(cè)。蛇形線結(jié)構(gòu)具有高柔性和拉伸性能、良好的變形和回復(fù)能力、低彎曲剛度和高耐久性，能夠有效吸能和緩沖，均勻分布應(yīng)力，且在不同溫度下保持穩(wěn)定的力學(xué)性能。在可植入醫(yī)療器械和可穿戴健康監(jiān)測(cè)設(shè)備中，蛇形線結(jié)構(gòu)可以提供必要的柔韌性和舒適度，同時(shí)確保可靠性。

2、現(xiàn)有的腫瘤代謝檢測(cè)方法中，檢測(cè)試劑盒方法由于操作流程復(fù)雜不適合大采樣數(shù)的測(cè)量，同時(shí)檢測(cè)的樣本取自于腫瘤外部環(huán)境與腫瘤內(nèi)部微環(huán)境存在一定差異；能量代謝分析儀能實(shí)現(xiàn)一定程度的連續(xù)測(cè)量，但其測(cè)量成本較高且同樣對(duì)腫瘤外部環(huán)境檢測(cè)；對(duì)于基于酶促反應(yīng)的電化學(xué)檢測(cè)，它能很好地實(shí)現(xiàn)細(xì)胞培養(yǎng)過(guò)程中的測(cè)量，但其信號(hào)的產(chǎn)生嚴(yán)重依賴酶的活力，且容易受到其它來(lái)源的過(guò)氧化氫的干擾，同時(shí)測(cè)量點(diǎn)也位于腫瘤外部環(huán)境，因此上述的檢測(cè)方法都不適合。

3、需要說(shuō)明的是，在上述背景技術(shù)部分公開(kāi)的信息僅用于對(duì)本技術(shù)的背景的理解，因此可以包括不構(gòu)成對(duì)本領(lǐng)域普通技術(shù)人員已知的現(xiàn)有技術(shù)的信息。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的主要目的在于解決上述背景技術(shù)中存在的問(wèn)題，提供一種可連續(xù)監(jiān)測(cè)的可植入柔性ph傳感器及其制備方法。

2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

3、一種可連續(xù)監(jiān)測(cè)的可植入柔性ph傳感器，包括：

4、柔性基底，用于提供傳感器的結(jié)構(gòu)支撐；

5、ph敏感電極，包括導(dǎo)電層和沉積在所述導(dǎo)電層上的聚苯胺，所述聚苯胺用于提高對(duì)ph值變化的敏感性；

6、ph參比電極，與所述ph敏感電極配合使用，用于提供穩(wěn)定的參考電位；

7、pedot:pss高分子導(dǎo)電材料修飾，用于增強(qiáng)所述ph敏感電極和/或所述ph參比電極的導(dǎo)電性和穩(wěn)定性；

8、其中，所述ph敏感電極和ph參比電極均設(shè)置在所述柔性基底上，以實(shí)現(xiàn)對(duì)ph值的連續(xù)監(jiān)測(cè)。

9、進(jìn)一步地，所述導(dǎo)電層包括不與電解液反應(yīng)的材料和非溶性易電解的材料，所述不與電解液反應(yīng)的材料作為聚苯胺的生長(zhǎng)襯底，所述非溶性易電解的材料，加電壓后被氧化，為聚苯胺提供陽(yáng)離子。

10、進(jìn)一步地，所述不與電解液反應(yīng)的材料包括碳、fto、鉑和金，所述非溶性易電解的材料包括銀、鋁、鐵、鎢、鋅和鈣中的一種或多種。

11、進(jìn)一步地，所述不與電解液反應(yīng)的材料和為非溶性易電解的材料的質(zhì)量比為3～20:1。

12、進(jìn)一步地，所述ph參比電極為銀/氯化銀、硫酸亞汞、甘汞電極、汞/氧化汞、或銅/硫酸銅電極。

13、進(jìn)一步地，所述ph敏感電極和ph參比電極具有蛇形結(jié)構(gòu)。

14、一種所述的可連續(xù)監(jiān)測(cè)的可植入柔性ph傳感器的制備方法，包括以下步驟：

15、準(zhǔn)備柔性基底；

16、在所述柔性基底上形成ph敏感電極的導(dǎo)電層；

17、在所述導(dǎo)電層上通過(guò)電化學(xué)沉積法沉積聚苯胺，形成ph敏感電極；

18、在所述柔性基底上的適當(dāng)位置形成ph參比電極；

19、對(duì)所述ph敏感電極和/或所述ph參比電極進(jìn)行pedot:pss高分子導(dǎo)電材料修飾；

20、優(yōu)選地，所述電化學(xué)沉積法包括在含有苯胺單體和酸的電解液中施加電壓，以促使聚苯胺在所述導(dǎo)電層上聚合；

21、優(yōu)選地，所述pedot:pss修飾步驟包括將電極浸入含有edot和pss的溶液中，并通過(guò)循環(huán)伏安法沉積pedot:pss于電極表面。

22、進(jìn)一步地，所述酸為硫酸、鹽酸、磷酸、草酸、十二烷基苯磺酸、水楊酸中的任一種；優(yōu)選地，所述鹽酸的含量為1-1.5m?o?l/l，所述苯胺的含量為0.1-0.7mol/l。

23、進(jìn)一步地，所述方法還包括使用輔助電極，在電化學(xué)沉積聚苯胺的過(guò)程中和/或在pedot:pss高分子導(dǎo)電材料修飾步驟中，與ph敏感電極和ph參比電極一起構(gòu)成電化學(xué)電池，以控制施加在輔助電極和ph敏感電極之間的電壓，所述輔助電極的材料選自鉑、鎳、鎢、鉛或玻碳中的任一種。

24、進(jìn)一步地，電極的制備過(guò)程包括：

25、在拋光結(jié)晶的硅片襯底表面沉積犧牲層；再在硅片襯底表面旋涂光刻膠得到保護(hù)層基底；通過(guò)lift-off工藝，得到光刻膠保護(hù)層—金屬導(dǎo)線層—光刻膠保護(hù)層的夾層結(jié)構(gòu)，然后將光刻結(jié)構(gòu)與硅片襯底分離得到電極，以便進(jìn)一步形成所述ph敏感電極和ph參比電極。

26、在一種實(shí)施方式中，配制含酸和苯胺的電解質(zhì)溶液，以工作電極聯(lián)合參比電極、輔助電極，使用循環(huán)伏安法制備聚苯胺復(fù)合材料，干燥，即得ph敏感電極。

27、在一種實(shí)施方式中，所述的犧牲層材料為鎳層、銅層、氧化硅層、氮化硅層。

28、在一種實(shí)施方式中，所述lift-off工藝為雙層膠工藝和單層膠工藝中的一種。

29、在一種實(shí)施方式中，使用循環(huán)伏安法制備聚苯胺復(fù)合材料的條件為電壓范圍為-0.2-1v，掃描速度為0.1v/s，掃描40段。

30、在一種實(shí)施方式中，所述干燥為在70-90℃烘箱中干燥。

31、在一種實(shí)施方式中，所述ph參比電極配合導(dǎo)電材料制備得到工作電極，以銀/氯化銀為參比電極，以鉑絲為輔助電極，在含酸的溶液中，使用循環(huán)伏安法制備銀/氯化銀參比電極。

32、在一種實(shí)施方式中，制備銀參比電極時(shí)含酸溶液為硝酸銀和硝酸鉀溶液，所述硝酸銀和硝酸鉀質(zhì)量比為0.005:1，所述循環(huán)伏安法的條件為電壓范圍-0.9-0.9v，掃描速度為0.1v/s，掃描28段。

33、在一種實(shí)施方式中，制備氯化銀參比電極時(shí)含酸溶液為氯化鉀和鹽酸溶液，所述氯化鉀和鹽酸質(zhì)量比為0.1:0.01，所述循環(huán)伏安法的條件為電壓范圍-0.3-0.9v，掃描速度為0.05v/s，掃描8段。

34、本發(fā)明還提供一種上述可連續(xù)監(jiān)測(cè)的可植入柔性ph傳感器在腫瘤組織微環(huán)境中的應(yīng)用。

35、本發(fā)明還提供一種柔性ph檢測(cè)系統(tǒng)，所述柔性ph檢測(cè)系統(tǒng)包括所述的柔性ph傳感器和外部電路。

36、本發(fā)明還提供一種ph傳感試紙，所述ph傳感試紙是基于所述的柔性ph傳感器制備而成的。

37、本發(fā)明還提供一種所述的柔性ph傳感器在唾液ph檢測(cè)反映口腔健康狀況和生鮮食品的新鮮程度檢測(cè)中的應(yīng)用。

38、本發(fā)明具有如下有益效果：

39、本發(fā)明提出了一種可連續(xù)監(jiān)測(cè)的可植入柔性ph傳感器，可使用基于光刻的微型柔性生物傳感器制作工藝，通過(guò)電化學(xué)沉積法實(shí)現(xiàn)在ph敏感電極上合成聚苯胺，實(shí)現(xiàn)高精度的傳感器，提升了傳感器的性能和可靠性。而電極上修飾pedot:pss高分子導(dǎo)電材料提高了陽(yáng)極基底的導(dǎo)電性，增強(qiáng)了傳感器的導(dǎo)電性和穩(wěn)定性，使其更適合長(zhǎng)期連續(xù)監(jiān)測(cè)，且有利于ph敏感電極上的聚苯胺的沉積。修飾銀/氯化銀的電極作為參考電極使用，具有良好的穩(wěn)定性可用于連續(xù)監(jiān)測(cè)。該傳感器方案可實(shí)現(xiàn)腫瘤細(xì)胞內(nèi)酸堿度的連續(xù)監(jiān)測(cè)，具有連續(xù)監(jiān)測(cè)穩(wěn)定性和可靠性。

40、本發(fā)明改進(jìn)的電極材料和穩(wěn)定的參考電極設(shè)計(jì)確保了長(zhǎng)時(shí)間的連續(xù)準(zhǔn)確測(cè)量，有效解決了傳統(tǒng)傳感器在細(xì)胞內(nèi)長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)中信號(hào)漂移的問(wèn)題。

41、本發(fā)明的柔性ph傳感器能夠“種植”于腫瘤細(xì)胞并支持細(xì)胞的粘附生長(zhǎng)，實(shí)現(xiàn)腫瘤組織內(nèi)部的ph變化連續(xù)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，提高了研究腫瘤代謝和藥物效果的效率，縮短了實(shí)驗(yàn)周期。基于器官芯片技術(shù)與小鼠移植模型的方法構(gòu)建體內(nèi)/外的腫瘤模型，進(jìn)行針對(duì)腫瘤代謝warburg效應(yīng)天然藥物的篩選時(shí)，利用本發(fā)明可植入的柔性ph傳感器實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)在藥物作用下腫瘤模型的代謝狀態(tài)，為腫瘤代謝研究和藥物篩選提供了新的有力工具。

42、本發(fā)明實(shí)施例中的其他有益效果將在下文中進(jìn)一步述及。