一种钾离子生化分析干片及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及血气生化传感器技术领域，特别是涉及一种钾离子生化分析干片及其制备方法。
【背景技术】
[0002]人体体液电解质浓度是临床检验、治疗评估及预后判断的重要依据。作为人体体液重要阳离子之一，钾离子具有调节体内酸碱平衡，维持肌肉、神经的应激性，参与细胞内物质的合成代谢等重要作用。实际临床工作中常用血清钾浓度来反应人体机体中钾的水平。目前常用的测量钾离子浓度的设备是依托离子选择电极原理的湿式生化分析检测仪。
[0003]传统的湿式生化分析检测存在操作复杂、使用和维护成本高、响应慢、不易携带等缺点。新型的电解质检测方法一一干式检测，具有测量精确、成本低廉、操作简单等特点，能广泛适用于多种环境。
[0004]中国专利CN101871912A公开了一种全固态钾离子传感器及其制备方法，包括反应电极、接触电极、导线、参比层、离子选择膜、绝缘层。中国专利CN12636532A公开了一种医用型全固态钾离子选择性传感器及其制备方法，去除了固态电解质参比层，上述专利的测试结果的长期稳定性和响应时间均还需进一步改进。
[0005]现有专利基本采用丝网印刷技术制备电极，但丝网印刷制得的金属层纯度不够，表面不均匀，会影响电势的稳定性和响应时间；且现有固态离子选择电极中，均选用聚氯乙烯作为离子选择膜的高分子粘结剂(专利CN101852761A、CN104330449A、CN102636532A、CN101871912A、CN102558724A等)，聚氯乙烯具有较高的强度和化学稳定性，价格便宜，但其必须添加增塑剂才能确保离子选择膜响应，随着时间的推移，增塑剂和溶解在其中的载体会一起从离子选择膜中渗漏出来，导致离子选择膜响应下限变差，寿命变短。
【发明内容】
[0006]针对现有钾离子选择电极存在的问题，本发明提供一种钾离子生化分析干片及其制备方法，所制备干片测量精度高，长期稳定性好，响应时间短，且结构简单、体积小，制备工艺简单、生产成本低，适合大批量生产。
[0007]本发明钾离子生化分析干片包括支撑层、绝缘层、盐桥、电极、参比层和钾离子选择膜。制备工艺如下:(I)制备金属/金属盐薄片电极；(2)在电极上涂布配制好的参比层溶液和钾离子选择膜溶液并干燥制备钾离子选择电极；(3)在绝缘层上开导气孔，盐桥密封于绝缘层中；(4)将两片钾离子选择电极与支撑层、绝缘层粘接组装干片。
[0008]本发明中支撑层起保护、支撑钾离子选择电极作用，绝缘层起粘接电极、密封盐桥作用，盐桥起连通电极作用；绝缘层上开有导气孔，测试时可以改善参比液和测试液的流动速率，缩短测试时间；支撑层、绝缘层选自聚丙烯、聚氯乙烯、聚乙烯、聚酯非导电高分子材料，盐桥为滤纸材料。
[0009]电极。本发明电极包括金属层和金属盐层。金属盐层与金属层形成界面电位，具有稳定的电势响应。金属选自金、银、铜、汞、铂、镍，金属盐选自金属层金属的不溶性金属盐。金属盐层可使用金属层金属的氧化物，例如金属卤化物。优选电极为银/氯化银电极。
[0010]电极金属层附着于不导电高分子材料表面，为提高电极的稳定性、缩短响应时间，本发明可以采用真空镀膜、化学镀或电镀的方式制备金属层，优选化学镀法。使用化学镀法，金属层表面均匀，可瞬间建立相界之间的平衡，形成稳定的响应电势，缩短响应时间。金属盐层可以采用化学氧化的方法制得，使用氯化铁或高锰酸钾溶液对金属层进行氧化。
[0011]参比层。参比层成分包括:粘结剂、金属盐、表面活性剂。参比层通过层压或涂布的方式直接附着于电极金属盐层上。
[0012]本发明所使用参比层中需含有电极金属盐层相同阴离子和待测阳离子钾离子。根据要求，参比层中可选用金属盐氯化钾，但氯化钾溶解度受温度影响较大，优选金属盐氯化钠与氯化钾复配。氯化钠与氯化钾的配比会直接影响响应电势稳定性，且会影响参比层与钾离子选择膜的粘接强度，通过改变氯化钠和氯化钾的配比可以提高响应的稳定性，优选氯化钠与氯化钾的配比为5:1，金属盐占参比层总质量的20%~50%。
[0013]参比层粘结剂选自明胶、琼脂、聚丙烯酰胺、聚乙烯醇或其它乙烯基聚合物中的一种或几种，占参比层总质量的30%~80%。
[0014]为保证参比层与钾离子选择膜的结合强度，防止钾离子生化分析干片响应信号准确性和长期稳定性降低，参比层含水量不能过高或过低，参比层最优含水量为30°/『40%。
[0015]本发明通过控制参比层的干燥时间、温度、湿度固定参比层中氯化钠与氯化钾配比和含水量，优选干燥条件:温度25°C、相对湿度50%、时间40min。
[0016]钾离子选择膜。钾离子选择膜成分包括:高分子粘结剂、离子载体、载体溶剂、阴离子干扰剂、表面活性剂。
[0017]载体溶剂要求能溶解离子载体，且与高分子粘结剂具有较好的相容性，确保载体在高分子粘结剂中迀移。通常载体溶剂可作为高分子材料增塑剂使用，选自邻苯二甲酸酯、癸二酸酯、邻硝基苯辛醚、己二酸酯混合芳族脂族磷酸酯中的一种或几种，占钾离子选择膜总质量的30%~70%。
[0018]为降低增塑剂的用量，减少载体流失，提升钾离子选择膜的长期稳定性，本发明使用的高分子粘结剂为羟基乙烯基树脂类材料。羟基乙烯基树脂中羟基会增加离子选择膜的亲水性，可以缩短电极的响应时间，提高电极响应的稳定性。羟基乙烯基树脂侧链有利于减小分子间作用力，降低增塑剂的使用，减少载体流失，增加离子选择膜的检测范围和寿命。轻基乙稀基树脂选自氯乙稀、醋酸乙稀酯和乙稀醇三种结构单元的乙稀基聚合物中的一种或几种，优选聚氨酯-氯醋树脂，占钾离子选择膜总质量的15°/『40%。。
[0019]阴离子干扰剂可排除待测液中亲脂性阴离子(如长链脂肪酸、长链烷基磺酸盐或长链二烷基磷酸盐等)对离子载体的干扰，提高电极对阳离子选择灵敏度，扩大离子选择电极的线性响应范围。选自四苯硼钾、四苯硼钾、四(4-氯苯基)硼酸钾、四[3，5-双(三氟甲基)苯基]硼酸钾中的一种或几种，占钾离子选择膜总质量的0.5°/『2%。
[0020]离子载体选用对钾离子具有选择性响应的化合物，载体选自缬氨霉素、双[(苯-15-冠醚-4)-4'-甲基]庚二酸酯、2-十二烷-2-甲基-1，3-丙二基双[N_(5'_硝基(苯-15-冠醚-5)-4:基)氨基甲酸酯、二苯并-18-冠醚-6、二环己烷并24-冠醚-8中的一种，占钾离子选择膜总质量的1%~5%。[0021 ] 表面活性剂选自有机硅或硅氧烷类表面活性剂中的一种或几种，占钾离子选择膜总质量的0.1%~3%。
[0022]区别于现有专利中钾离子选择电极，本发明主要优点有:(1)除去了液态电解质层，采用全固态结构，方便快捷，使用时不需要长时间活化；(2)通过调整参比层中氯化钾和氯化钾配比、固定参比层含水量，且使用羟基乙烯基树脂为钾离子选择膜的高分子粘结剂，提升钾离子生化分