專(zhuān)利名稱(chēng)：一種在體實(shí)時(shí)光敏感血液鉀離子傳感器及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及醫(yī)療器械和材料領(lǐng)域，具體涉及一種在體實(shí)時(shí)光敏感血液鉀離子傳感器及其制備方法。
背景技術(shù)：
現(xiàn)代醫(yī)學(xué)的發(fā)展，特別是臨床危重病人的搶救，需要對(duì)人體的電解質(zhì)進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間的微創(chuàng)實(shí)時(shí)檢測(cè)，而其中最重要的離子為鉀離子，與心肌的電生理活性、骨骼肌的收縮功能、酸堿平衡等重要的生理功能有密切的關(guān)系。目前鉀離子測(cè)量?jī)x器主要以電極法為原理。這些傳統(tǒng)的鉀離子儀器及所使用的方法，都面臨著傳感器和血液接觸一定時(shí)間后，表面被血小板等蛋白質(zhì)粘附而造成失效的問(wèn)題，在其他領(lǐng)域如生物反應(yīng)器等應(yīng)用的傳感器也存在著類(lèi)似的生物污染的難題。
磷酸膽堿是生物細(xì)胞膜外層磷脂頭部分的主要成分，含有磷酸膽堿基團(tuán)的聚合物已經(jīng)被應(yīng)用于生物醫(yī)用材料和器械表面，可以有效地降低與體液如血液、淚膜和尿液等接觸時(shí)產(chǎn)生的異物反應(yīng)。磷酸膽堿基團(tuán)是極性的，它分子內(nèi)部既有正電荷也帶有負(fù)電荷，而分子總體上是電中性的，它具有強(qiáng)烈的親水性，可以有效地降低蛋白質(zhì)在其表面的可逆粘附。目前所報(bào)道的含有磷酸膽堿基團(tuán)的聚合物主要是由2-甲基丙烯酰氧乙基-2′-三甲胺乙基磷酸酯·內(nèi)鹽(MPC)與其他單體共聚而形成的，MPC共聚物已經(jīng)被應(yīng)用于心臟支架、介入導(dǎo)管以及血液透析膜等與人體血液直接接觸的醫(yī)療器械表面，改善器械的血液相容性，減少凝血和血液中蛋白質(zhì)的粘附。但還沒(méi)有這類(lèi)聚合物應(yīng)用于體內(nèi)植入式電化學(xué)發(fā)光材料的報(bào)道。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是克服目前血液鉀離子檢測(cè)器械的缺陷，提供一種在體實(shí)時(shí)光敏感血液鉀離子傳感器及及其制備方法。
本發(fā)明在體實(shí)時(shí)光敏感血液鉀離子傳感器，由普通光纖1和涂布在光纖末端的鉀離子感受膜2構(gòu)成。將此傳感器，連接光源，使用熒光濾片，光電管接受裝置，可以裝配小型的熒光血液鉀離子測(cè)定儀。
所述的鉀離子感受膜由高靈敏度的鉀離子電化學(xué)發(fā)光物質(zhì)和含有磷脂基團(tuán)的聚合物組成。
本發(fā)明適用于可在溶劑中溶解的鉀離子電化學(xué)發(fā)光物質(zhì)和磷脂聚合物。其中高靈敏度的電化學(xué)發(fā)光物質(zhì)包括PBFI〔124549-11-7/1，3-Benzenedicarboxylic acid，4，4′-[1，4，10，13-tetraoxa-7，16-diazacyclooctadecane-7，16-diylbis(5-methoxy-6，2-benzofurandiyl)]bis-〕。
本發(fā)明將磷酸膽堿聚合物的高度生物相容性和抗蛋白質(zhì)粘附性能與高靈敏度電化學(xué)發(fā)光物質(zhì)結(jié)合起來(lái)，制成具有抗生物污染效能的電化學(xué)發(fā)光傳感器，用于生物體內(nèi)實(shí)時(shí)分析檢測(cè)血液鉀離子。
本發(fā)明中所使用的含有磷脂基團(tuán)的聚合物為2-甲基丙烯酰氧乙基-2′-三甲胺乙基磷酸酯·內(nèi)鹽(MPC)與其他含有可聚合基團(tuán)的單體的共聚物，該共聚物系2-甲基丙烯酰氧乙基-2′-三甲胺乙基磷酸酯·內(nèi)鹽(MPC)與如下單體中的一種或一種以上進(jìn)行自由基共聚得到丙烯酸或甲基丙烯酸烷基(甲基、乙基、丙基、丁基、戊基、己基、庚基、辛基、壬基、癸基、十二烷基、十六烷基、十八烷基)酯，丙烯酸或甲基丙烯酸羥基乙酯，丙烯酸或甲基丙烯酸羥基丙酯，丙烯酸或甲基丙烯酸乙二醇酯，丙烯酸或甲基丙烯酸乙二醇甲醚酯，丙烯酸或甲基丙烯酸聚乙二醇酯，丙烯酸或甲基丙烯酸聚乙二醇甲醚酯，乙烯基吡咯烷酮，醋酸乙烯酯，含有雙鍵的硅烷偶聯(lián)劑如γ-(甲基丙烯酰氧基)丙基三甲氧基硅烷，γ-(甲基丙烯酰氧基)丙基三乙氧基硅烷等等。
本發(fā)明的制備方法通過(guò)如下步驟實(shí)現(xiàn)1)將鉀離子電化學(xué)發(fā)光物質(zhì)在一定的溶劑中溶解，在優(yōu)選的實(shí)施例中，將PBFI溶解在甲醇中，PBFI/甲醛比例為0.3～0.5毫克/毫升；
2)在上述溶液中加入含有磷脂基團(tuán)的聚合物溶液，混合均勻，每毫克PBFI與500～800毫克共聚物溶于同一溶液中，過(guò)濾后，向所得溶液中加入水，攪拌均勻，1.5～3微升水/10毫克共聚物；3)后將溶液涂布在光纖的端部，在70度烘箱中熱處理5小時(shí)，將溶劑揮發(fā)，形成0.2～0.3毫米厚的鉀離子感受膜，得到在體實(shí)時(shí)光敏感血液鉀離子傳感器。
本發(fā)明在體實(shí)時(shí)光敏感血液鉀離子傳感器，由電化學(xué)反應(yīng)激發(fā)的化學(xué)發(fā)光，具有高靈敏度，用于血液鉀離子的分析檢測(cè)。將所述高靈敏度的電化學(xué)發(fā)光材料固定到電極或光纖表面，能節(jié)約大量的昂貴試劑，簡(jiǎn)化操作和儀器結(jié)構(gòu)，有利于擴(kuò)大儀器的應(yīng)用范圍。本發(fā)明與傳統(tǒng)的鉀離子儀器相比，具有可以在體實(shí)時(shí)連續(xù)測(cè)量，使用壽命長(zhǎng)，測(cè)量范圍廣，反應(yīng)迅速，重復(fù)性好，性能穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)。


圖1是在體實(shí)時(shí)光敏感血液鉀離子傳感器示意圖，其中1光纖，2鉀離子感受膜。
具體實(shí)施例方式
實(shí)施例1將30克MPC、68克甲基丙烯酸丁酯、2克γ-(甲基丙烯酰氧基)丙基三甲氧基硅烷和0.1克引發(fā)劑AIBN溶入無(wú)水乙醇中，緩慢通入氬氣1小時(shí)除氧。然后置于70℃恒溫水浴中，攪拌下反應(yīng)24小時(shí)。反應(yīng)完畢后，將溶液冷卻至室溫，用大量正己烷沉淀提純2次；在室溫下將收集的沉淀物真空干燥24小時(shí)。得到含有磷脂基團(tuán)的共聚物90克。
將5.5毫克PBFI溶解在10毫升甲醇中，取0.4克上述含有磷脂基團(tuán)的共聚物溶于同一溶液中，過(guò)濾后，向所得溶液中加入20微升水，攪拌均勻后將溶液涂布在光纖的端部，在70度烘箱中熱處理5小時(shí)，將溶劑揮發(fā)，形成薄層的鉀離子感受膜，即得可用于測(cè)定血液或富含蛋白質(zhì)溶液鉀離子值的的抗生物污染光纖傳感器。
實(shí)施例2將15克MPC、10克甲基丙烯酸聚乙二醇(分子量360)甲醚酯、10克甲基丙烯酸乙二醇甲醚酯、63克甲基丙烯酸十二烷基酯、2克γ-(甲基丙烯酰氧基)丙基三甲氧基硅烷和0.1克引發(fā)劑AIBN溶入無(wú)水乙醇/四氫呋喃(體積比50/50)溶液中，緩慢通入氬氣1小時(shí)除氧。然后置于70℃恒溫水浴中，攪拌下反應(yīng)24小時(shí)。反應(yīng)完畢后，將溶液冷卻至室溫，用大量正己烷沉淀提純2次；在室溫下將收集的沉淀物真空干燥24小時(shí)。得到含有磷脂基團(tuán)的共聚物92克。
將3.5毫克PBFI溶解在5毫升甲醇中，取0.2克上述含有磷脂基團(tuán)的共聚物溶于同一溶液中，過(guò)濾后，向所得溶液中加入10微升水，攪拌均勻后將溶液涂布在光纖的端部，在70度烘箱中熱處理5小時(shí)，將溶劑揮發(fā)，即得可用于測(cè)定血液或富含蛋白質(zhì)溶液鉀離子值的抗生物污染光纖傳感器。
本說(shuō)明書(shū)中所說(shuō)明和討論的實(shí)施方案僅僅是用于向本領(lǐng)域的技術(shù)人員演示發(fā)明人已知的使用本發(fā)明的最佳方式。說(shuō)明書(shū)中的任何內(nèi)容均不能認(rèn)為是對(duì)本發(fā)明范圍的限定?？梢詫?duì)以上實(shí)施方案進(jìn)行修改而不超出本發(fā)明的范圍，通過(guò)以上說(shuō)明，這對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員是顯而易見(jiàn)的。因此應(yīng)當(dāng)理解，在權(quán)利要求書(shū)及其等同物的范圍內(nèi)，可以與以上具體描述不同的方式實(shí)施本發(fā)明。
權(quán)利要求
1.一種在體實(shí)時(shí)光敏感血液鉀離子傳感器，其特征是由普通光纖以及涂布在光纖末端的鉀離子感受膜構(gòu)成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述在體實(shí)時(shí)光敏感血液鉀離子傳感器，其特征是所述的鉀離子感受膜由高靈敏度的鉀離子電化學(xué)發(fā)光物質(zhì)和含有磷脂基團(tuán)的聚合物組成，所述的高靈敏度的鉀離子電化學(xué)發(fā)光物質(zhì)為PBFI。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述在體實(shí)時(shí)光敏感血液鉀離子傳感器，其特征是所述的含有磷脂基團(tuán)的聚合物為2-甲基丙烯酰氧乙基-2’-三甲胺乙基磷酸酯內(nèi)鹽(MPC)與其他含有可聚合基團(tuán)的單體的共聚物。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述在體實(shí)時(shí)光敏感血液鉀離子傳感器，其特征是所述的與2-甲基丙烯酰氧乙基-2′-三甲胺乙基磷酸酯·內(nèi)鹽(MPC)共聚的單體選自丙烯酸或甲基丙烯酸烷基(甲基、乙基、丙基、丁基、戊基、己基、庚基、辛基、壬基、癸基、十二烷基、十六烷基、十八烷基)酯，丙烯酸或甲基丙烯酸羥基乙酯，丙烯酸或甲基丙烯酸羥基丙酯，丙烯酸或甲基丙烯酸乙二醇酯，丙烯酸或甲基丙烯酸乙二醇甲醚酯，丙烯酸或甲基丙烯酸聚乙二醇酯，丙烯酸或甲基丙烯酸聚乙二醇甲醚酯，乙烯基吡咯烷酮，醋酸乙烯酯，含有雙鍵的硅烷偶聯(lián)劑如γ-(甲基丙烯酰氧基)丙基三甲氧基硅烷或γ-(甲基丙烯酰氧基)丙基三乙氧基硅烷其中的一種或一種以上。
5.權(quán)利要求1所述在體實(shí)時(shí)光敏感血液鉀離子傳感器的制備方法，通過(guò)下述步驟1)將鉀離子電化學(xué)發(fā)光物質(zhì)PBFI溶解在甲醇中，PBFI/甲醛比例為0.3～0.5毫克/毫升；2)在上述溶液中加入含有磷脂基團(tuán)的聚合物溶液，每毫克PBFI與500～800毫克共聚物溶于同一溶液中，過(guò)濾后，向所得溶液中加入水，攪拌均勻，1.5～3微升水/10毫克共聚物；3)后將溶液涂布在光纖的端部，在70度烘箱中熱處理5小時(shí)，將溶劑揮發(fā)，形成0.2～0.3毫米厚的鉀離子感受膜，得在體實(shí)時(shí)光敏感血液鉀離子傳感器。
全文摘要
本發(fā)明涉及醫(yī)療器械和材料領(lǐng)域，具體涉及在體實(shí)時(shí)光敏感血液鉀離子傳感器及其制備方法。本發(fā)明由普通光纖和涂布在光纖末端的鉀離子感受膜構(gòu)成。將磷酸膽堿聚合物的高度生物相容性和抗蛋白質(zhì)粘附性能與高靈敏度電化學(xué)發(fā)光物質(zhì)結(jié)合起來(lái)，制成具有抗生物污染效能的電化學(xué)發(fā)光傳感器，用于生物體內(nèi)實(shí)時(shí)分析檢測(cè)血液鉀離子。本發(fā)明與傳統(tǒng)的鉀離子儀器相比，具有可以在體實(shí)時(shí)連續(xù)測(cè)量，使用壽命長(zhǎng)，測(cè)量范圍廣，反應(yīng)迅速，重復(fù)性好，性能穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)C08L33/04GK1951328SQ20051003106
公開(kāi)日2007年4月25日 申請(qǐng)日期2005年10月21日 優(yōu)先權(quán)日2005年10月21日
發(fā)明者白春學(xué), 蔣進(jìn)軍, 鐘偉, 宋元林, 高磊 申請(qǐng)人:復(fù)旦大學(xué)附屬中山醫(yī)院