一种生物传感器的膜层及制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及生物传感器的膜层材料领域，特别是涉及一种生物传感器的膜层及制 备方法。
【背景技术】
[0002] 生物传感器是这样一种设备，它利用各种生物材料(细胞，酶，组织等）将复杂体系 的单一化学分析物的浓度转换成可以分析处理的检测信号（电，声，光，热等)。面对纷繁复 杂的待分析物质，人们已经开放了多种多样的生物传感器。而目前研究最多的类型是，使用 生物酶把分析物浓度转换为电信号的电化学-酶生物传感器。这一类传感器的原型是安培 法葡萄糖传感器。它对于糖尿病患者具有非常重要的意义，尤其是用于体内血糖的连续监 测。
[0003]目前已经有很多这方面的研究，关于监测糖尿病患者体内葡萄糖浓度的可植入式 葡萄糖生物传感器。为了达到监测体内葡萄糖浓度的目的，这类葡萄糖生物传感器通常拥 有涂有酶层的电极，使用的酶可以是葡萄糖氧化酶（GOx)。在这类葡萄糖生物传感器上，葡 萄糖氧化酶与葡萄糖反应，会产生一个可以被工作电极检测的物质。
[0004] 葡萄糖生物传感器的核心化学反应如下：
[0005]
【主权项】
1. 一种有机硅聚合物，所述有机硅聚合物的原料包括如下组分：至少一种活性有机硅 氧烷、至少一种固化剂、可选的至少一种亲水性共聚物和可选的至少一种调节剂和/或填 料；所述的固化剂选自两官能度的扩链剂或具有三个以上官能团的交联剂。
2. 如权利要求1所述的一种有机硅聚合物，其特征在于，所述有机硅聚合物的原料以 重量份计，包括如下组分： 活性有机硅烷：100份；所述活性有机硅烷含有官能团； 亲水性共聚物：〇~100份；所述亲水性共聚物为含有官能团的亲水性聚合物； 调节剂：〇~20份； 填料0~10份； 还包括固化剂，固化剂的用量由下列关系确定：当固化剂为扩链剂时，固化剂官能团的 摩尔数=活性有机硅烷官能团的摩尔数+亲水性共聚物官能团的摩尔数；当固化剂为交联 剂时，固化剂官能团的摩尔数=(活性有机硅烷官能团的摩尔数+亲水性共聚物官能团的摩 尔数）X(1. 05 ~1. 20)。
3. 如权利要求2所述的一种有机硅聚合物，其特征在于，所述有机硅聚合物的原料以 重量份计，包括如下组分： 活性有机硅烷：100份；所述活性有机硅烷含有官能团； 亲水性共聚物：〇~75份；所述亲水性共聚物为含有官能团的亲水性聚合物； 调节剂：〇~10份； 填料〇~5份； 还包括固化剂，固化剂的用量由下列关系确定：当固化剂为扩链剂时，固化剂官能团的 摩尔数=活性有机硅烷官能团的摩尔数+亲水性共聚物官能团的摩尔数；当固化剂为交联 剂时，固化剂能团的摩尔数=(活性有机硅烷官能团的摩尔数+亲水性共聚物官能团的摩尔 数）X(I. 10~L15)。
4. 如权利要求3所述的一种有机硅聚合物，其特征在于，所述活性有机硅烷的主体是 聚二甲基硅氧烷，所述聚二甲基硅氧烷的一部分甲基被单价有机基团取代，取代率< 30%， 所述单价有机基团选自氢、脂肪链、芳香链、醚链。
5. 如权利要求3所述的一种有机硅聚合物，其特征在于，所述活性有机硅烷的官能团 选自羟基基团、氨基基团、羧酸基基团、氢基基团、烷氧基基团、苯氧基基团、乙烯基基团、酰 基基团、肟基基团、氰基基团、烯丙基基团、环氧基基团、异氰基基团中的一种或多种的组 合。
6. 如权利要求5所述的一种有机硅聚合物，其特征在于，所述羟基基团是羟丙基，所 述氨基基团是氨乙基、氨丙基，所述羧酸基基团是丁酸基，所述烷氧基基团是甲氧基或乙氧 基。
7. 如权利要求3所述的一种有机硅聚合物，其特征在于，所述亲水性共聚物含有的官 能团为功能端基或侧基，所述官能团是羟基或氨基。
8. 如权利要求7所述的一种有机硅聚合物，其特征在于，所述亲水性共聚物为聚醚、聚 酯、聚碳酸酯、聚酰胺或其他含有侧链羟基或氨基的聚合物。
9. 如权利要求8所述的一种有机硅聚合物，其特征在于，所述亲水性共聚物选自氨基 封端的聚乙二醇、氨基封端的聚丙二醇、聚（2-羟乙酯)甲基丙烯酸、聚丙烯胺、聚赖氨酸、明 胶等多肽或蛋白中的一种或多种的组合。
10. 如权利要求3所述的一种有机硅聚合物，其特征在于，所述交联剂为硅烷类交联 齐U，所述硅烷类交联剂可以进行缩聚反应，脱除的小分子可以是水、甲醇、乙醇、丙酮和乙 酸。
11. 如权利要求3所述的一种有机娃聚合物，其特征在于，所述扩链剂为硅烷扩链剂、 二异氰酸酯或戊二醛。
12. 如权利要求11所述的一种有机娃聚合物，其特征在于，所述硅烷扩链剂含有端乙 烯基，它可以和端氧基的PDMS反应。
13. 如权利要求12所述的一种有机硅聚合物，其特征在于，所述二异氰酸酯选自 1，6-六亚甲基二异氰酸酯、异佛尔酮结构的二异氰酸酯，1，3-苯基二异氰酸酯或其他芳香 族二异氰酸酯中的一种。
14. 如权利要求3所述的一种有机硅聚合物，其特征在于，所述调节剂选自非活性的硅 烧、活性小分子。
15. 如权利要求14所述的一种有机硅聚合物，其特征在于，所述调节剂选自短链的甲 基封端的PDMS、脂肪族二醇、脂肪族三醇、脂肪族二胺、芳香族二胺以及它们的组合体中的 一种。
16. 如权利要求3所述的一种有机硅聚合物，其特征在于，所述填料选自气相白炭黑、 氧化铝、碳黑、二氧化钛、玻璃纤维、碳纤维、硅藻土，合成纤维，纳米粒子中的一种。
17. 如权利要求1-16任一权利要求所述的有机硅聚合物的制备方法，所述制备方法为 活性有机硅烷的共聚或交联固化，所述活性有机硅烷经过扩链、接链等改性处理。
18. 如权利要求1-16任一权利要求所述的有机硅聚合物在生物传感器制备领域的应 用。
19. 一种生物传感器的膜层，由权利要求1-16任一权利要求所述的有机娃聚合物制备 获得。
20. -种可植入的生物传感器，所述的生物传感器包含以下功能层：抗干扰层、酶层、 调节层和生物相容层，所述功能层由权利要求1-16任一权利要求所述的有机硅聚合物制 备。
21. 如权利要求20所述的生物传感器，其特征在于，所述抗干扰层由所述有机硅聚合 物制备，所述有机硅聚合物的原料以重量份计，包括如下组分： 活性有机硅烷：100份； 亲水性共聚物：2-7份；所述亲水性共聚物为含有官能团的亲水性聚合物；所述亲水性 共聚物选自聚乙二醇，聚（2-羟乙酯）甲基丙烯酸和聚赖氨酸中的一种； 调节剂：〇~10份； 填料〇~5份； 还包括固化剂，固化剂的用量由下列关系确定：当固化剂为扩链剂时，固化剂官能团的 摩尔数=活性有机硅烷官能团的摩尔数+亲水性共聚物官能团的摩尔数；当固化剂为交联 剂时，固化剂官能团的摩尔数=(活性有机硅烷官能团的摩尔数+亲水性共聚物官能团摩尔 数）* (I. 10 ~1. 15)。
22. 如权利要求20所述的生物传感器，其特征在于，所述调节层由所述有机硅聚合物 制备，所述有机硅聚合物的原料以重量份计，包括如下组分： 活性有机硅烷：100份； 亲水性共聚物：5~15份；所述亲水性共聚物为含有官能团的亲水性聚合物；所述亲 水性共聚物选自聚乙二醇，聚丙二醇，聚酯，聚酰胺，聚碳酸酯中的一种； 调节剂：〇~10份； 填料0~5份； 还包括固化剂，固化剂的用量由下列关系确定：当固化剂为扩链剂时，固化剂官能团的 摩尔数=活性有机硅烷官能团的摩尔数+亲水性共聚物官能团的摩尔数；当固化剂为交联 剂时，固化剂官能团的摩尔数=(活性有机硅烷官能团的摩尔数+亲水性共聚物官能团的摩 尔数）*(I. 10 ~1. 15)。
23.如权利要求20所述的生物传感器，其特征在于，所述生物相容层由所述有机硅聚 合物制备，所述有机硅聚合物的原料以重量份计，包括如下组分： 活性有机硅烷：100份； 亲水性共聚物：25~75份；所述亲水性共聚物为含有官能团的亲水性聚合物；所述亲 水性共聚物选自聚乙二醇，聚丙二醇，聚酯，聚酰胺，聚碳酸酯，聚丙烯胺，明胶中的一种； 调节剂：〇~10份； 填料〇~5份； 还包括固化剂，固化剂的用量由下列关系确定：当固化剂为扩链剂时，固化剂官能团的 摩尔数=活性有机硅烷官能团的摩尔数+亲水性共聚物官能团的摩尔数；当固化剂为交联 剂时，固化剂官能团的摩尔数=(活性有机硅烷官能团的摩尔数+亲水性共聚物官能团的摩 尔数）*(I. 10 ~1. 15)。
【专利摘要】本发明涉及生物传感器的膜层材料领域，特别是涉及一种生物传感器的膜层及制备方法。本发明提供一种有机硅聚合物，所述有机硅聚合物的原料包括如下组分：至少一种活性有机硅氧烷、至少一种固化剂、可选的至少一种亲水性共聚物和可选的至少一种调节剂和/或填料。本发明所提供的有机硅聚合物制得的膜具有优异的氧气渗透率、可调节的吸水率，可以对分析物（例如葡萄糖）和干扰物（如对乙酰氨基酚）的扩散进行调控和限制。同时，本发明所提供的有机硅聚合物膜还具有必要的物理强度和很好的生物相容性，可以作为生物传感器的多功能聚合物膜层材料，比如抗干扰层、分析物调节层和生物相容性层。
【IPC分类】C08G18-50, C08G77-44, C08L79-02, C08G73-04, C08L83-10, C08L83-08, C08G18-61, C08L75-08, G01N27-26
【公开号】CN104761697
【申请号】CN201410002608
【发明人】不公告发明人
【申请人】上海移宇科技有限公司
【公开日】2015年7月8日
【申请日】2014年1月2日
【公告号】WO2015100868A1