本公開大體涉及前沿新材料領(lǐng)域，特別涉及一種抗干擾材料及其制備方法、抗干擾膜和生物傳感器。

背景技術(shù)：

1、生物傳感器是將生物材料、生物衍生材料，或者生物仿生材料與光學(xué)、電化學(xué)、溫度、壓電、磁體、或者是微機(jī)械的物理化學(xué)傳感器或傳感微系統(tǒng)緊密結(jié)合的分析裝置，其通?？梢杂脕砜焖贆z測人體內(nèi)某些特定化學(xué)物質(zhì)，例如葡萄糖、尿素、尿酸以及一系列氨基酸化合物等。

2、以葡萄糖傳感器為例，葡萄糖傳感器通常包括設(shè)置有具有葡萄糖酶的傳感層的探頭，檢測時(shí)通過測量葡萄糖與傳感層中的葡萄糖酶接觸而產(chǎn)生的電流來表征葡萄糖濃度。但是在檢測時(shí)，除了目標(biāo)物質(zhì)，周圍的檢測環(huán)境中通常還會存在其他干擾物，按照作用機(jī)理，這些干擾物可分為電化學(xué)活性干擾物和非電化學(xué)活性干擾物。電化學(xué)活性干擾物指的是能夠發(fā)生電化學(xué)氧化還原反應(yīng)的干擾物質(zhì)。電化學(xué)活性干擾物發(fā)生的氧化還原反應(yīng)產(chǎn)生的干擾電流可能會影響葡萄糖傳感器測量結(jié)果的準(zhǔn)確性。宿主體液(血液、尿液或組織液等)中主要的干擾物質(zhì)為陰離子型電化學(xué)活性物質(zhì)(例如抗壞血酸)。在現(xiàn)有技術(shù)中，傳感層的表面通常還涂覆有半透膜，通過對半透膜的設(shè)計(jì)調(diào)節(jié)干擾物到傳感器表面的傳質(zhì)過程來減少干擾物的影響。其中，應(yīng)用較為廣泛的半透膜有nafion隔膜(nafion膜)，nafion膜在離子化后帶負(fù)電，因此能將陰離子型電化學(xué)活性干擾物隔離在膜外。

3、然而，nafion膜對陰離子型干擾物的抗干擾效果往往有限。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本公開是有鑒于上述現(xiàn)有技術(shù)的狀況而完成，其目的在于提供一種對陰離子型電化學(xué)活性干擾物具有抗干擾效果的抗干擾材料及其制備方法、抗干擾膜和生物傳感器。

2、為此，本公開的第一方面提供一種抗干擾材料，所述抗干擾材料包括由單體一和單體二聚合而成的陰離子型聚合物，所述單體一是具有碳碳雙鍵和氮雜環(huán)的單體，并且所述單體二是具有碳碳雙鍵的有機(jī)磺酸鹽、有機(jī)羧酸鹽或有機(jī)磷酸鹽，所述單體一與所述單體二的摩爾比為1:1至15:1。

3、在本公開的第一方面中，抗干擾材料包括由單體一和單體二聚合而成的陰離子型聚合物，單體一是具有碳碳雙鍵和氮雜環(huán)的單體，碳碳雙鍵能夠提供用于與單體二發(fā)生聚合的反應(yīng)位點(diǎn)，氮雜環(huán)能夠提供后續(xù)聚合物與聚合物之間反應(yīng)的交聯(lián)位點(diǎn)，進(jìn)而能夠提高材料內(nèi)部結(jié)構(gòu)的結(jié)合穩(wěn)定性以提高抗干擾材料的機(jī)械性能；另外，單體二是具有碳碳雙鍵的有機(jī)磺酸鹽、有機(jī)羧酸鹽或有機(jī)磷酸鹽，單體二的碳碳雙鍵能夠提供用于與單體一發(fā)生聚合的反應(yīng)位點(diǎn)，有機(jī)磺酸鹽、有機(jī)羧酸鹽或有機(jī)磷酸鹽能夠使由單體一和單體二聚合而成的陰離子型聚合物在溶劑中解離陽離子并帶上負(fù)電荷。由此，抗干擾材料能夠?qū)﹃庪x子型電化學(xué)活性干擾物起到靜電排斥的作用，換言之，抗干擾材料能夠?qū)﹃庪x子型電化學(xué)活性干擾物起到抗干擾效果。

4、本公開的第一方面所涉及的抗干擾材料中，可選地，所述單體二選自乙烯基苯磺酸鹽、丙烯酰胺基磺酸鹽或丙烯酸鹽。在這種情況下，合成的聚合物具有磺酸基或羧基中的至少一種，能夠便于抗干擾材料在水中解離陽離子并帶上負(fù)電荷，由此，能夠進(jìn)一步提高抗干擾材料對陰離子型電化學(xué)活性干擾物的抗干擾效果。

5、在本公開的第一方面所涉及的抗干擾材料中，可選地，所述陰離子型聚合物的分子量為5000da至100000da。由此，能夠得到具有良好的機(jī)械強(qiáng)度的抗干擾材料。

6、本公開的第二方面提供一種抗干擾材料的制備方法，是用于制備本公開的第一方面所涉及的抗干擾材料的制備方法，包括：將所述單體一、所述單體二、引發(fā)劑和溶劑在反應(yīng)器中混合；對所述反應(yīng)器進(jìn)行除氧并進(jìn)行密封，在預(yù)設(shè)溫度下反應(yīng)預(yù)設(shè)時(shí)間，得到包含所述陰離子型聚合物的反應(yīng)液；對所述反應(yīng)液進(jìn)行透析并凍干，得到所述抗干擾材料。

7、在本公開的第二方面所涉及的制備方法中，將單體一、單體二、引發(fā)劑和溶劑在反應(yīng)器中混合，對反應(yīng)器進(jìn)行除氧并進(jìn)行密封，在預(yù)設(shè)溫度下反應(yīng)預(yù)設(shè)時(shí)間，得到包含陰離子型聚合物的反應(yīng)液。在這種情況下，單體一和單體二在引發(fā)劑的作用下，碳碳雙鍵之間聚合并形成較長的主鏈，單體一和單體二的功能性基團(tuán)形成聚合物的支鏈和/或側(cè)基，由此，能夠合成陰離子型聚合物；通過對反應(yīng)液進(jìn)行透析能夠去除大部分雜質(zhì)，通過凍干(即冷凍干燥)對聚合物進(jìn)行脫水能夠有利于獲得結(jié)構(gòu)完整的聚合物，由此，能夠得到具有較高純度且結(jié)構(gòu)比較完整的抗干擾材料。

8、在本公開的第二方面所涉及的制備方法中，可選地，所述溶劑為親水性有機(jī)溶劑與水的混合物，所述引發(fā)劑為偶氮類引發(fā)劑。在這種情況下，溶劑能夠?qū)误w一和單體二溶解，并通過引發(fā)劑引發(fā)單體一和單體二發(fā)生自由基聚合得到無規(guī)共聚物，由此，能夠得到對陰離子型電化學(xué)活性干擾物起到抗干擾效果的抗干擾材料。

9、本公開的第三方面提供一種抗干擾膜，所述抗干擾膜為通過本公開的第一方面所涉及的抗干擾材料進(jìn)行成膜處理而獲得。由此，能夠得到對陰離子型電化學(xué)活性干擾物起到抗干擾效果的抗干擾膜。

10、在本公開的第三方面所涉及的抗干擾膜中，可選地，所述成膜處理包括：將所述抗干擾材料溶解并與交聯(lián)劑交聯(lián)，涂覆到工作電極上得到所述抗干擾膜。在這種情況下，抗干擾材料中的聚合物能夠通過交聯(lián)劑互相交聯(lián)形成三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，由此，能夠提高抗干擾膜的穩(wěn)定性，從而得到具有較高機(jī)械強(qiáng)度的抗干擾膜。

11、在本公開的第三方面所涉及的抗干擾膜中，可選地，所述抗干擾膜的厚度為5微米至50微米。由此，能夠得到對陰離子型電化學(xué)活性干擾物起到抗干擾效果的抗干擾膜。

12、本公開的第四方面提供一種生物傳感器，所述生物傳感器包括基底、以及設(shè)置在所述基底上的工作電極和對電極，在所述工作電極上依次設(shè)置有酶傳感層、以及本公開的第三方面所涉及的抗干擾膜。

13、本公開的第四方面所涉及的生物傳感器中，通過在生物傳感器中設(shè)置抗干擾膜，在使用生物傳感器對目標(biāo)物質(zhì)進(jìn)行檢測時(shí)，抗干擾膜能夠?qū)﹃庪x子型電化學(xué)活性干擾物起到抗干擾效果，降低陰離子型電化學(xué)活性干擾物對生物傳感器檢測結(jié)果的影響。由此，能夠提高生物傳感器的檢測準(zhǔn)確性。

14、在本公開的第四方面所涉及的生物傳感器中，可選地，所述酶傳感層包括低電壓電子介體。在這種情況下，低電壓電子介體能夠使工作電極正常工作所需的工作電壓降低，由此，能夠降低部分高電壓下的電化學(xué)活性干擾物發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生電流對工作電極產(chǎn)生的干擾。

15、根據(jù)本公開，能夠提供一種對陰離子型電化學(xué)活性干擾物具有抗干擾效果的抗干擾材料及其制備方法、抗干擾膜和生物傳感器。

技術(shù)特征：

1.一種抗干擾材料，其特征在于，所述抗干擾材料包括由單體一和單體二聚合而成的陰離子型聚合物，所述單體一是具有碳碳雙鍵和氮雜環(huán)的單體，并且所述單體二是具有碳碳雙鍵的有機(jī)磺酸鹽、有機(jī)羧酸鹽或有機(jī)磷酸鹽，所述單體一與所述單體二的摩爾比為1:1至15:1。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的抗干擾材料，其特征在于，所述單體二選自乙烯基苯磺酸鹽、丙烯酰胺基磺酸鹽或丙烯酸鹽。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的抗干擾材料，其特征在于，所述陰離子型聚合物的分子量為5000da至100000da。

4.一種抗干擾材料的制備方法，是用于制備如權(quán)利要求1至3任一項(xiàng)所述的抗干擾材料的制備方法，其特征在于，包括：將所述單體一、所述單體二、引發(fā)劑和溶劑在反應(yīng)器中混合；對所述反應(yīng)器進(jìn)行除氧并進(jìn)行密封，在預(yù)設(shè)溫度下反應(yīng)預(yù)設(shè)時(shí)間，得到包含所述陰離子型聚合物的反應(yīng)液；對所述反應(yīng)液進(jìn)行透析并凍干，得到所述抗干擾材料。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的制備方法，其特征在于，所述溶劑為親水性有機(jī)溶劑與水的混合物，所述引發(fā)劑為偶氮類引發(fā)劑。

6.一種抗干擾膜，其特征在于，所述抗干擾膜為通過對權(quán)利要求1至3任一項(xiàng)所述的抗干擾材料進(jìn)行成膜處理而獲得。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的抗干擾膜，其特征在于，所述成膜處理包括：將所述抗干擾材料溶解并與交聯(lián)劑交聯(lián)，涂覆到工作電極上得到所述抗干擾膜。

8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的抗干擾膜，其特征在于，所述抗干擾膜的厚度為5微米至50微米。

9.一種生物傳感器，其特征在于，所述生物傳感器包括基底、以及設(shè)置在所述基底上的工作電極和對電極，在所述工作電極上依次設(shè)置有酶傳感層、以及如權(quán)利要求6至8任一項(xiàng)所述的抗干擾膜。

10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的生物傳感器，其特征在于，所述酶傳感層包括低電壓電子介體。

技術(shù)總結(jié)
本公開提供一種抗干擾材料及其制備方法、抗干擾膜和生物傳感器，抗干擾材料包括由單體一和單體二聚合而成的陰離子型聚合物，單體一是具有碳碳雙鍵和氮雜環(huán)的單體，并且單體二是具有碳碳雙鍵的有機(jī)磺酸鹽、有機(jī)羧酸鹽或有機(jī)磷酸鹽，單體一與單體二的摩爾比為1:1至15:1。由此，抗干擾材料能夠?qū)﹃庪x子型電化學(xué)活性干擾物起到抗干擾效果。

技術(shù)研發(fā)人員：郭盼,劉穗汕,陳立果
受保護(hù)的技術(shù)使用者：深圳硅基傳感科技有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/5/15