专利名称：一种在体实时光敏感血液钾离子传感器及其制备方法
技术领域：
本发明涉及医疗器械和材料领域，具体涉及一种在体实时光敏感血液钾离子传感器及其制备方法。
背景技术：
现代医学的发展，特别是临床危重病人的抢救，需要对人体的电解质进行长时间的微创实时检测，而其中最重要的离子为钾离子，与心肌的电生理活性、骨骼肌的收缩功能、酸碱平衡等重要的生理功能有密切的关系。目前钾离子测量仪器主要以电极法为原理。这些传统的钾离子仪器及所使用的方法，都面临着传感器和血液接触一定时间后，表面被血小板等蛋白质粘附而造成失效的问题，在其他领域如生物反应器等应用的传感器也存在着类似的生物污染的难题。
磷酸胆碱是生物细胞膜外层磷脂头部分的主要成分，含有磷酸胆碱基团的聚合物已经被应用于生物医用材料和器械表面，可以有效地降低与体液如血液、泪膜和尿液等接触时产生的异物反应。磷酸胆碱基团是极性的，它分子内部既有正电荷也带有负电荷，而分子总体上是电中性的，它具有强烈的亲水性，可以有效地降低蛋白质在其表面的可逆粘附。目前所报道的含有磷酸胆碱基团的聚合物主要是由2-甲基丙烯酰氧乙基-2′-三甲胺乙基磷酸酯·内盐(MPC)与其他单体共聚而形成的，MPC共聚物已经被应用于心脏支架、介入导管以及血液透析膜等与人体血液直接接触的医疗器械表面，改善器械的血液相容性，减少凝血和血液中蛋白质的粘附。但还没有这类聚合物应用于体内植入式电化学发光材料的报道。
发明内容
本发明的目的是克服目前血液钾离子检测器械的缺陷，提供一种在体实时光敏感血液钾离子传感器及及其制备方法。
本发明在体实时光敏感血液钾离子传感器，由普通光纤1和涂布在光纤末端的钾离子感受膜2构成。将此传感器，连接光源，使用荧光滤片，光电管接受装置，可以装配小型的荧光血液钾离子测定仪。
所述的钾离子感受膜由高灵敏度的钾离子电化学发光物质和含有磷脂基团的聚合物组成。
本发明适用于可在溶剂中溶解的钾离子电化学发光物质和磷脂聚合物。其中高灵敏度的电化学发光物质包括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-〕。
本发明将磷酸胆碱聚合物的高度生物相容性和抗蛋白质粘附性能与高灵敏度电化学发光物质结合起来，制成具有抗生物污染效能的电化学发光传感器，用于生物体内实时分析检测血液钾离子。
本发明中所使用的含有磷脂基团的聚合物为2-甲基丙烯酰氧乙基-2′-三甲胺乙基磷酸酯·内盐(MPC)与其他含有可聚合基团的单体的共聚物，该共聚物系2-甲基丙烯酰氧乙基-2′-三甲胺乙基磷酸酯·内盐(MPC)与如下单体中的一种或一种以上进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羟基乙酯，丙烯酸或甲基丙烯酸羟基丙酯，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，含有双键的硅烷偶联剂如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。
本发明的制备方法通过如下步骤实现1)将钾离子电化学发光物质在一定的溶剂中溶解，在优选的实施例中，将PBFI溶解在甲醇中，PBFI/甲醛比例为0.3～0.5毫克/毫升；
2)在上述溶液中加入含有磷脂基团的聚合物溶液，混合均匀，每毫克PBFI与500～800毫克共聚物溶于同一溶液中，过滤后，向所得溶液中加入水，搅拌均匀，1.5～3微升水/10毫克共聚物；3)后将溶液涂布在光纤的端部，在70度烘箱中热处理5小时，将溶剂挥发，形成0.2～0.3毫米厚的钾离子感受膜，得到在体实时光敏感血液钾离子传感器。
本发明在体实时光敏感血液钾离子传感器，由电化学反应激发的化学发光，具有高灵敏度，用于血液钾离子的分析检测。将所述高灵敏度的电化学发光材料固定到电极或光纤表面，能节约大量的昂贵试剂，简化操作和仪器结构，有利于扩大仪器的应用范围。本发明与传统的钾离子仪器相比，具有可以在体实时连续测量，使用寿命长，测量范围广，反应迅速，重复性好，性能稳定等优点。
图1是在体实时光敏感血液钾离子传感器示意图，其中1光纤，2钾离子感受膜。
具体实施例方式
实施例1将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克引发剂AIBN溶入无水乙醇中，缓慢通入氩气1小时除氧。然后置于70℃恒温水浴中，搅拌下反应24小时。反应完毕后，将溶液冷却至室温，用大量正己烷沉淀提纯2次；在室温下将收集的沉淀物真空干燥24小时。得到含有磷脂基团的共聚物90克。
将5.5毫克PBFI溶解在10毫升甲醇中，取0.4克上述含有磷脂基团的共聚物溶于同一溶液中，过滤后，向所得溶液中加入20微升水，搅拌均匀后将溶液涂布在光纤的端部，在70度烘箱中热处理5小时，将溶剂挥发，形成薄层的钾离子感受膜，即得可用于测定血液或富含蛋白质溶液钾离子值的的抗生物污染光纤传感器。
实施例2将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克引发剂AIBN溶入无水乙醇/四氢呋喃(体积比50/50)溶液中，缓慢通入氩气1小时除氧。然后置于70℃恒温水浴中，搅拌下反应24小时。反应完毕后，将溶液冷却至室温，用大量正己烷沉淀提纯2次；在室温下将收集的沉淀物真空干燥24小时。得到含有磷脂基团的共聚物92克。
将3.5毫克PBFI溶解在5毫升甲醇中，取0.2克上述含有磷脂基团的共聚物溶于同一溶液中，过滤后，向所得溶液中加入10微升水，搅拌均匀后将溶液涂布在光纤的端部，在70度烘箱中热处理5小时，将溶剂挥发，即得可用于测定血液或富含蛋白质溶液钾离子值的抗生物污染光纤传感器。
本说明书中所说明和讨论的实施方案仅仅是用于向本领域的技术人员演示发明人已知的使用本发明的最佳方式。说明书中的任何内容均不能认为是对本发明范围的限定。可以对以上实施方案进行修改而不超出本发明的范围，通过以上说明，这对于本领域的技术人员是显而易见的。因此应当理解，在权利要求书及其等同物的范围内，可以与以上具体描述不同的方式实施本发明。
权利要求
1.一种在体实时光敏感血液钾离子传感器，其特征是由普通光纤以及涂布在光纤末端的钾离子感受膜构成。
2.根据权利要求1所述在体实时光敏感血液钾离子传感器，其特征是所述的钾离子感受膜由高灵敏度的钾离子电化学发光物质和含有磷脂基团的聚合物组成，所述的高灵敏度的钾离子电化学发光物质为PBFI。
3.根据权利要求1所述在体实时光敏感血液钾离子传感器，其特征是所述的含有磷脂基团的聚合物为2-甲基丙烯酰氧乙基-2’-三甲胺乙基磷酸酯内盐(MPC)与其他含有可聚合基团的单体的共聚物。
4.根据权利要求3所述在体实时光敏感血液钾离子传感器，其特征是所述的与2-甲基丙烯酰氧乙基-2′-三甲胺乙基磷酸酯·内盐(MPC)共聚的单体选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羟基乙酯，丙烯酸或甲基丙烯酸羟基丙酯，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，含有双键的硅烷偶联剂如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种或一种以上。
5.权利要求1所述在体实时光敏感血液钾离子传感器的制备方法，通过下述步骤1)将钾离子电化学发光物质PBFI溶解在甲醇中，PBFI/甲醛比例为0.3～0.5毫克/毫升；2)在上述溶液中加入含有磷脂基团的聚合物溶液，每毫克PBFI与500～800毫克共聚物溶于同一溶液中，过滤后，向所得溶液中加入水，搅拌均匀，1.5～3微升水/10毫克共聚物；3)后将溶液涂布在光纤的端部，在70度烘箱中热处理5小时，将溶剂挥发，形成0.2～0.3毫米厚的钾离子感受膜，得在体实时光敏感血液钾离子传感器。
全文摘要
本发明涉及医疗器械和材料领域，具体涉及在体实时光敏感血液钾离子传感器及其制备方法。本发明由普通光纤和涂布在光纤末端的钾离子感受膜构成。将磷酸胆碱聚合物的高度生物相容性和抗蛋白质粘附性能与高灵敏度电化学发光物质结合起来，制成具有抗生物污染效能的电化学发光传感器，用于生物体内实时分析检测血液钾离子。本发明与传统的钾离子仪器相比，具有可以在体实时连续测量，使用寿命长，测量范围广，反应迅速，重复性好，性能稳定等优点。
文档编号C08L33/04GK1951328SQ20051003106
公开日2007年4月25日 申请日期2005年10月21日 优先权日2005年10月21日
发明者白春学, 蒋进军, 钟伟, 宋元林, 高磊 申请人:复旦大学附属中山医院