一种柔性薄膜基底、其制备方法与可穿戴传感器与流程

本发明涉及高分子材料，尤其涉及一种柔性薄膜基底、其制备方法与可穿戴传感器。

背景技术：

1、可穿戴传感器是一种集成分析设备，能够通过无创或微创的方式连续监测个体的生理特征。随着生物传感技术和柔性电子技术的不断进步，可穿戴传感器的研究逐步深入，在人体健康参数动态监测方面展示出了巨大优势，将可穿戴传感器从心率、血压监测、运动步数以及热量消耗记录的应用拓宽至医疗保健领域，在对疾病预诊的同时辅助构建医疗大数据平台，为“远程医疗、智慧医疗”的实现开拓了新思路，提供了新方法。

2、目前，可穿戴传感器可集成于手表、腕带、牙套以及隐形眼镜等产品中，通过与皮肤、口腔粘膜和眼球表面等表皮组织贴合，实现与汗液、唾液、泪液等生物流体的直接接触和灵敏检测，将信号监测与患者日常生活完美融合，持续、实时地反映佩戴者生理指标。然而，该类传感器局限于频繁佩戴与摘取，在日常使用中存在舒适度较低、传感器易磨损等问题。

3、为解决上述问题，基于柔性薄膜的便携式贴片传感器应运而生。2012年，mannoor团队首次提出了针对呼吸气体中单细菌检测的贴片式传感器，凭借范德华力实现了石墨烯传感界面与牙釉质生物界面的贴合，极大限度提高了佩戴舒适度及便捷性。然而，范德华力作为弱分子间作用力难以长期固定贴片基底，在运动、摩擦过程中易使石墨烯传感器受力脱落。随后，tseng等人制备了基于生物丝膜和响应式水凝胶的贴片电极以实现多种代谢物和生物大分子的实时检测。然而，该传感器的贴片基底不具备自粘性，仍依赖双面胶带与表皮贴附，在传感界面与生物界面的贴附位置易产生过敏症状，产生明显的异物感和不适感。以上贴片传感器较难平衡贴片基底的自粘性和生物相容性，因此，对于开发柔性、自粘性、生物相容性薄膜基底，构建用于长期动态监测个体生理生化参数的可穿戴传感器仍存在一定技术壁垒。

技术实现思路

1、本发明解决的技术问题在于提供一种柔性薄膜基底，其具有优良的生物相容性、透气性和自粘性。

2、有鉴于此，本申请提供了一种柔性薄膜基底，由生物界面层、交联层和电极界面层组成，所述生物界面层具有自粘性，所述电极界面层表面粗糙。

3、优选的，所述生物界面层为表面改性的非自粘性柔性薄膜或自粘性水凝胶薄膜。

4、优选的，所述非自粘性柔性薄膜由聚二甲基硅氧烷、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚酰胺和聚氨酯中的一种或多种经过表面改性制备得到，所述自粘性水凝胶薄膜由明胶、壳聚糖、海藻酸盐和聚多巴胺中的一种或多种制备得到。

5、优选的，所述表面改性的方法包括等离子体表面清洗、紫外接枝或设置高分子粘性材料涂层。

6、优选的，所述交联层由促发共价化合物或交联剂制备得到，所述促发共价化合物选自1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐、n-羟基丁二酰亚胺或磺化n-羟基丁二酰亚胺；所述交联剂选自戊二醛、n,n-亚甲基双丙烯酰胺或甘氨酸铝。

7、优选的，所述电极界面层由聚氨酯、聚丙烯酸酯和聚己内酯中的一种或多种制备得到。

8、优选的，所述电极界面层粗糙，用于导电材料的涂附与固定。

9、优选的，所述生物界面层的厚度为20～50μm，所述交联层的厚度为10～30μm，所述电极界面层的厚度为80～150μm。

10、本申请还提供了所述的柔性薄膜基底的制备方法，包括以下步骤：

11、制备含有相容性高分子材料及交联剂的生物界面层溶液；

12、将所述生物界面层溶液固化、剥离，得到生物界面层；

13、制备含有相容性高分子材料的电极界面层溶液；

14、将所述含有相容性高分子材料的电极界面层溶液涂布于所述生物界面层表面，交联反应，得到柔性薄膜基底。

15、本申请还提供了一种可穿戴传感器，包括传感电极导电层和柔性薄膜基底，所述柔性薄膜基底为所述的柔性薄膜基底或所述的制备方法所制备的柔性薄膜基底，所述柔性薄膜基底的电极界面层与所述传感电极导电层接触。

16、本申请提供了一种柔性薄膜基底，其由生物界面层、交联层和电极界面层组成，所述生物界面层具有自粘性，所述电极界面层表面粗糙；其中，电极界面层和生物界面层可以实现薄膜基底与传感电极导电层的集成与固定以及与表皮的稳定舒适贴附；同时所述交联层形成生物界面层和电极界面层的机械互锁界面，最终构建了能够与电极导电层稳定集成且具备优良生物相容性、透气性、自粘性和柔性薄膜基底。

技术特征：

1.一种柔性薄膜基底，由生物界面层、交联层和电极界面层组成，所述生物界面层具有自粘性，所述电极界面层表面粗糙。

2.根据权利要求1所述的柔性薄膜基底，其特征在于，所述生物界面层为表面改性的非自粘性柔性薄膜或自粘性水凝胶薄膜。

3.根据权利要求2所述的柔性薄膜基底，其特征在于，所述非自粘性柔性薄膜由聚二甲基硅氧烷、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚酰胺和聚氨酯中的一种或多种经过表面改性制备得到，所述自粘性水凝胶薄膜由明胶、壳聚糖、海藻酸盐和聚多巴胺中的一种或多种制备得到。

4.根据权利要求3所述的柔性薄膜基底，其特征在于，所述表面改性的方法包括等离子体表面清洗、紫外接枝或设置高分子粘性材料涂层。

5.根据权利要求1所述的柔性薄膜基底，其特征在于，所述交联层由促发共价化合物或交联剂制备得到，所述促发共价化合物选自1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐、n-羟基丁二酰亚胺或磺化n-羟基丁二酰亚胺；所述交联剂选自戊二醛、n,n-亚甲基双丙烯酰胺或甘氨酸铝。

6.根据权利要求1所述的柔性薄膜基底，其特征在于，所述电极界面层由聚氨酯、聚丙烯酸酯和聚己内酯中的一种或多种制备得到。

7.根据权利要求1所述的柔性薄膜基底，其特征在于，所述电极界面层粗糙，用于导电材料的涂附与固定。

8.根据权利要求1所述的柔性薄膜基底，其特征在于，所述生物界面层的厚度为20～50μm，所述交联层的厚度为10～30μm，所述电极界面层的厚度为80～150μm。

9.权利要求1所述的柔性薄膜基底的制备方法，包括以下步骤：

10.一种可穿戴传感器，包括传感电极导电层和柔性薄膜基底，所述柔性薄膜基底为权利要求1～8任一项所述的柔性薄膜基底或权利要求9所述的制备方法所制备的柔性薄膜基底，所述柔性薄膜基底的电极界面层与所述传感电极导电层接触。

技术总结
本发明提供了一种柔性薄膜基底，由生物界面层、交联层和电极界面层组成，所述生物界面层具有自粘性，所述电极界面层表面粗糙。本申请还提供了一种柔性薄膜基底的制备方法。本申请还提供了一种可穿戴传感器。本申请提供的柔性薄膜基底中含表面粗糙的电极界面层和表面光滑的透气性自粘性生物界面层两部分，实现了柔性薄膜基底与传感电极导电层的集成与固定以及与表皮的稳定舒适贴附；同时生物界面层和电极界面层借助交联层交联和结合，最终构建能够与电极界面稳定集成且具备优良生物相容性、透气性、自粘性的柔性薄膜基底，为可穿戴贴片传感器提供一种新型薄膜基底。

技术研发人员：王晗,王雪琪
受保护的技术使用者：博奥生物集团有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15