本發(fā)明涉及可穿戴傳感器領(lǐng)域，尤其涉及一種可穿戴適配體電化學(xué)傳感器及其制備方法和應(yīng)用。

背景技術(shù)：

1、炎癥是機體對病原體感染、組織損傷等產(chǎn)生的免疫應(yīng)答反應(yīng)，腫瘤壞死因子是炎癥反應(yīng)中的關(guān)鍵因子，其濃度變化直接反映炎癥的啟動和發(fā)展過程。的異常表達與多種慢性疾病密切相關(guān)，包括心血管疾病、癌癥和神經(jīng)退行性疾病。因此，靈敏、實時地監(jiān)測濃度對疾病的早期診斷和監(jiān)測具有重要意義。

2、目前，的檢測主要依賴于血液樣本，如酶聯(lián)免疫吸附實驗（elisa）等方法。盡管這些方法靈敏度高，但檢測流程復(fù)雜、耗時長，且血液采樣具有一定創(chuàng)傷性，無法實現(xiàn)無創(chuàng)和動態(tài)的監(jiān)測。相比之下，汗液監(jiān)測因其無創(chuàng)性和實時性逐漸成為生物標(biāo)志物檢測的研究熱點。研究表明，汗液中的濃度變化與血液具有高度相關(guān)性，但由于其濃度極低（通常處于皮摩爾范圍），現(xiàn)有技術(shù)難以實現(xiàn)汗液的靈敏、準(zhǔn)確的檢測。此外，運動過程中出汗會影響的準(zhǔn)確監(jiān)測，因此，針對非運動狀態(tài)下（即靜息狀態(tài)）汗液的監(jiān)測就尤為重要，也更符合臨床和實際應(yīng)用。

3、電化學(xué)傳感器因其高靈敏度、低成本和便攜性，成為汗液檢測的理想選擇。基于適配體的電化學(xué)傳感器通過適配體與目標(biāo)分子的高特異性結(jié)合，能夠顯著提高檢測性能。適配體相比傳統(tǒng)抗體，具有分子量小、穩(wěn)定性高、易修飾及合成成本低的優(yōu)勢，非常適合傳感器的構(gòu)建。然而，現(xiàn)有可穿戴電化學(xué)傳感器在檢測低濃度炎癥因子（如）時仍面臨靈敏度不足、界面穩(wěn)定性差、個體差異影響大及制備復(fù)雜等問題。

4、因此，亟需開發(fā)一種可穿戴適配體汗液電化學(xué)傳感器，實現(xiàn)對汗液中的無創(chuàng)、準(zhǔn)確、靈敏和實時監(jiān)測，為炎癥疾病的監(jiān)測和健康管理提供技術(shù)支持。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于解決現(xiàn)有技術(shù)中的上述問題，提供一種可穿戴適配體電化學(xué)傳感器及其制備方法和應(yīng)用，所制備的電化學(xué)傳感器通過對工作電極進行逐層修飾，并配備離子電滲療法電極和微流控層，可實現(xiàn)靜息狀態(tài)下汗液原位刺激分泌，以及實現(xiàn)汗液中高靈敏度、高準(zhǔn)確度的監(jiān)測。本發(fā)明的可穿戴電化學(xué)傳感器能夠無創(chuàng)和實時監(jiān)測靜息狀態(tài)下汗液中的濃度變化，為炎癥狀態(tài)的長期監(jiān)測和疾病診斷提供創(chuàng)新性的解決方案。

2、為達到上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

3、一種可穿戴適配體電化學(xué)傳感器的制備方法，包括以下步驟：

4、1）在柔性基底上制備電化學(xué)傳感單元，所述電化學(xué)傳感單元包括以下電極體系：包含有工作電極的三電極體系、包含有鈉離子工作電極的二電極體系、包含有ph工作電極的二電極體系；

5、2）制備微流控層，所述微流控層上設(shè)有汗液檢測通道；

6、3）將步驟1）制備的柔性基底與微流控層組合，其中，所述柔性基底上的電化學(xué)傳感單元與汗液檢測通道對應(yīng)貼合，以通過電化學(xué)傳感單元監(jiān)測汗液中的、鈉離子和ph。

7、所述微流控層包括上下組合的進樣層和通道層；所述進樣層設(shè)有汗液收集口，所述通道層設(shè)有與汗液收集口對應(yīng)的汗液運輸通道，所述汗液運輸通道與所述的汗液檢測通道連接，所述汗液檢測通道連接汗液分離通道。

8、本發(fā)明還包括離子電滲療法電極，其設(shè)于柔性基底上，所述微流控層上設(shè)有供離子電滲療法電極接觸皮膚的化學(xué)刺激出汗口。

9、所述離子電滲療法電極包括離子電滲療法陰極和離子電滲療法陽極，其制備如下：將瓊脂糖溶解在去離子水中，加熱，冷卻時加入卡巴膽堿，得到陽極水凝膠：將瓊脂糖溶解在去離子水中，加熱，冷卻時加入氯化鈉，得到陰極水凝膠；將陽極水凝膠和陰極水凝膠分別澆鑄到微流控層中各自化學(xué)刺激出汗口中，并在室溫下固化。

10、所述工作電極的制備如下：使用導(dǎo)電碳漿在柔性基底上絲網(wǎng)印刷工作電極，采用第一步滴涂法在工作電極上依次修飾mxene納米材料和羧基化的金納米顆粒，采用第二步滴涂法修飾edc與nhs的混合溶液，以將金納米顆粒進行活化；采用第三步滴涂法在工作電極上修飾鏈霉親和素；采用第四步滴涂法在工作電極上修飾亞甲基藍標(biāo)記的親和素化的適配體；最后，采用第五步滴涂法在工作電極上修飾bsa溶液，并孵育以阻斷非特異性結(jié)合，隨后用pbs緩沖液沖洗電極表面，得到工作電極。

11、所述亞甲基藍標(biāo)記的親和素化的適配體的制備方法如下：將生物素化的適配體與亞甲基藍溶液混合，將混合物在搖床上孵育并在室溫下反應(yīng)，然后離心除去上層清液，最后再加入tris-hcl緩沖液分散在離心管中。

12、所述鈉離子工作電極的制備如下：使用導(dǎo)電碳漿在柔性基底上絲網(wǎng)印刷工作電極，然后采用滴涂法在工作電極上修飾na+選擇性膜，將修飾后的電極干燥，得到鈉離子工作電極。

13、所述ph工作電極的制備如下：使用導(dǎo)電碳漿在柔性基底上絲網(wǎng)印刷工作電極，然后采用滴涂法在工作電極上修飾聚苯胺納米線，將修飾后的電極干燥，得到ph工作電極。

14、一種可穿戴適配體電化學(xué)傳感器，采用上述制備方法所制備。

15、所述可穿戴適配體電化學(xué)傳感器的應(yīng)用，用于在同一個生物樣本中對、和的實時監(jiān)測。

16、相對于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明技術(shù)方案取得的有益效果是：

17、1、無創(chuàng)監(jiān)測：本發(fā)明提供了一種基于無創(chuàng)汗液炎癥因子監(jiān)測技術(shù)，其具有顯著的臨床和應(yīng)用優(yōu)勢。傳統(tǒng)血液檢測方法耗時、復(fù)雜且存在微創(chuàng)性，難以實現(xiàn)連續(xù)監(jiān)測，而汗液作為一種無創(chuàng)生物樣本，因其與血液代謝物高度相關(guān)，成為炎癥因子檢測的理想替代。通過無創(chuàng)監(jiān)測汗液中濃度變化，本發(fā)明能夠?qū)崟r反映機體炎癥狀態(tài)，為個性化醫(yī)療、健康管理和疾病早期診斷提供了一種經(jīng)濟高效、便捷靈敏的解決方案。

18、2、高靈敏和高穩(wěn)定的監(jiān)測：本發(fā)明提供了一種高靈敏、高穩(wěn)定性和高特異性的柔性汗液適配體傳感器，突破了在汗液中極低濃度檢測及其在可穿戴領(lǐng)域應(yīng)用的多項技術(shù)難題。本發(fā)明通過多層材料修飾和多信號分子嵌入式的適配體微納傳感界面設(shè)計，顯著提升了傳感器的靈敏度、穩(wěn)定性和特異性，為可穿戴領(lǐng)域的實時、動態(tài)炎癥監(jiān)測提供了創(chuàng)新性解決方案。

19、在實現(xiàn)高靈敏性方面，本發(fā)明創(chuàng)新地利用多級信號放大策略，通過作用將多個氧化還原探針嵌入適配體發(fā)夾結(jié)構(gòu)中，無需額外添加信號分子。與傳統(tǒng)的在適配體端標(biāo)記單個氧化還原探針相比，本發(fā)明所提供的方法顯著提升了電流強度和檢測靈敏度。同時，通過mxene納米材料與金納米顆粒，優(yōu)化了電子傳輸速率和界面電導(dǎo)性能，從而進一步提高了傳感器的信號響應(yīng)能力和靈敏度。

20、在穩(wěn)定性方面，本發(fā)明采用親和素-生物素結(jié)合策略，將多個適配體負載于單個傳感電極上，有效提升了傳感器的分子識別效率和抗干擾性能。與傳統(tǒng)的鍵固定方法不同，利用羧基化的金納米顆粒與鏈霉親和素的作用，實現(xiàn)適配體在傳感界面上的穩(wěn)定固定，大幅提高了界面結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，增強了傳感器的耐用性和長期可用性。

21、3、雙參數(shù)校正實現(xiàn)準(zhǔn)確監(jiān)測：針對可穿戴領(lǐng)域中汗液個體差異性的問題，本發(fā)明創(chuàng)新性地構(gòu)建了基于濃度和值的雙參數(shù)校正方程，通過動態(tài)校正個體汗液的異質(zhì)性和差異性，顯著提高了檢測結(jié)果的準(zhǔn)確性和一致性。這一多參數(shù)校正策略克服了汗液電化學(xué)傳感器在可穿戴應(yīng)用中因個體差異導(dǎo)致信號波動的問題，為長期、穩(wěn)定、準(zhǔn)確地監(jiān)測提供了理論支持和技術(shù)保障。

22、4、靜息狀態(tài)下汗液監(jiān)測：本發(fā)明針對傳統(tǒng)運動誘導(dǎo)汗液采集方法的局限性，創(chuàng)新地提出了一種基于離子電滲療法的非運動狀態(tài)汗液監(jiān)測方法。在非運動狀態(tài)下監(jiān)測具有重要意義，能夠避免因運動引起的生理變化干擾炎癥因子水平的精準(zhǔn)評估，特別適用于老年人、兒童或活動受限的患者。本發(fā)明通過卡巴膽堿的藥理作用，在局部電流刺激下精準(zhǔn)調(diào)控汗腺分泌，實現(xiàn)汗液的按需采集，為靜息狀態(tài)下的汗液標(biāo)志物高靈敏、高穩(wěn)定和高特異性檢測提供了基礎(chǔ)。同時，該方法避免了傳統(tǒng)有創(chuàng)針刺采血的痛苦和風(fēng)險，為靜息狀態(tài)下長期、動態(tài)監(jiān)測炎癥因子提供了安全、便捷且高效的解決方案。