一种柔性抗污染多孔薄膜及其制备方法和应用

本发明涉及传感器，更具体的说是涉及一种柔性抗污染多孔薄膜及其制备方法和应用。

背景技术：

1、近年来，可穿戴电化学传感器，因其便携和操作方便等诸多优点，已在人体健康监测方面展现出了广阔的应用前景。无线可穿戴设备提供了一种非侵入性的方法，可以实时提取指示健康状态的生理参数，并将数据连续不断地传输到用户移动设备。能够检测脉搏、呼吸频率、体温等各种物理信号的可穿戴设备正在广泛商业化，并融入日常生活中。但该类可穿戴设备无法提供人体体液(血液、间质液、泪液、尿液和汗液等体液)中更深层次的分子水平的信息。人体体液中含有大量的生物标志物，包括可穿戴电化学传感器可以分析的电解质、代谢物、氨基酸、激素和药物等，其组成随健康、压力和饮食状况的变化而动态变化，据文献报道，对人体体液的分析基本可以代替血液分析。因此，对除了血液之外的人体体液中生物标记物的持续监测有可能补充基于实验室的血液分析结果，使实时监测日常健康状况以及早期疾病检测和管理成为可能。

2、虽然近年来国内外对柔性可穿戴汗液传感器的研究，取得了很大的进展，但是离实际应用尚有差距，目前此类可穿戴传感器还没有得到产品化和市场化。主要原因是体液成分非常复杂，大量的皮肤碎屑，蛋白和大量的人体油污等，会污染和钝化电极，导致传感器的灵敏度和可靠性下降。现有的电化学传感器检测前，需将检测样品进行前处理，去除大部分会污染电极的物质，然后进行检测。该前处理方式适合实验室检测范围，不利于可穿戴传感器的原位实时应用。

3、如果可穿戴传感器在身体上进行体液采集时，体液的原位传质过程中，提前将一些大的污染物如皮肤碎屑，蛋白和大量的人体油污等)阻挡在电化学传感之前，可大大提高可穿戴电化学传感的稳定性和可靠性，这对于实验可穿戴传感器的实际应用具有重要的意义。但是，目前就可穿戴电化学传感器在传质过程的抗污染方面的研究较少，亟需开发抗污染可穿戴柔性材料。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明提供了一种柔性抗污染多孔薄膜及其制备方法和其在可穿戴传感器中的应用。采用本发明薄膜可以在人体体液传质到工作电极表面之前，在传质的过程中，就构建抗污染传质通道，将大大避免大污染物的污染，进而提升电化学检测的稳定性和可靠性，并延长可穿戴传感器的使用寿命。

2、为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

3、一种柔性抗污染多孔薄膜的制备方法，包括以下步骤：

4、(1)将绿茶与水混合，调节ph，搅拌震荡，过滤得绿茶溶液，继续调节绿茶溶液ph，备用；

5、(2)将pvdf膜浸泡在异丙醇一段时间，pvdf膜表面经水反复冲洗3次得到预处理膜，然后将预先湿润的pvdf膜浸泡绿茶水溶液中，振荡6-24h，振荡过程中加入aptes乙醇溶液和10ml，5mgml-1高碘酸钠水溶液，最后，用去离子水冲洗得茶多酚-aptes修饰的pvdf膜；

6、(3)将茶多酚-aptes修饰pvdf膜与抗污染多肽溶液在室温下混合，结束后取出，清洗，晾干即得所述柔性抗污染多孔薄膜。

7、进一步的，步骤(1)中所述绿茶与水的质量体积比为4g：120ml。

8、进一步的，步骤(1)中第一次所述调节ph为使用hcl调节ph为3。

9、进一步的，步骤(1)中所述搅拌震荡的搅拌速度为130r/min，在60℃下搅拌震荡50分钟。

10、进一步的，步骤(1)中所述调节绿茶溶液ph为采用碱性tris调整绿茶溶液ph增加至7.8。

11、进一步的，步骤(2)中所述pvdf膜浸泡时间为30min。

12、进一步的，步骤(3)中所述抗污染多肽溶液的浓度为2mg/ml，所述抗污染多肽为cekekekek，该式中c表示半胱氨酸，e表示谷氨酸，k表示赖氨酸，小写为d型氨基酸，大写为l型氨基酸。

13、本发明另一个目的在于提供一种柔性抗污染多孔薄膜，由上述的柔性抗污染多孔薄膜的制备方法制得。

14、本发明还有一个目的在于提供上述一种柔性抗污染多孔薄膜在可穿戴传感器中的应用。

15、经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

16、1)可提供一个具有微米级尺寸可过滤污染物的多孔通道，使生物体液可从不同方向进行传质，也能保证汗液自下而上的传质，并且在传质的过程中，该膜还具有抗污染功能，在不需要样品预处理的情况下，可直接进行汗液检测。

17、2)该多孔薄膜具有良好的柔性，且多肽修饰pvdf表面，具有非常好的生物相容性，可以和人体组织更好的贴合，以及不会造成过敏现象。

技术特征：

1.一种柔性抗污染多孔薄膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种柔性抗污染多孔薄膜的制备方法，其特征在于，步骤(1)中所述绿茶与水的质量体积比为4g：120ml。

3.根据权利要求1所述的一种柔性抗污染多孔薄膜的制备方法，其特征在于，步骤(1)中第一次所述调节ph为使用hcl调节ph为3。

4.根据权利要求1所述的一种柔性抗污染多孔薄膜的制备方法，其特征在于，步骤(1)中所述搅拌震荡的搅拌速度为130r/min，在60℃下震荡50分钟。

5.根据权利要求1所述的一种柔性抗污染多孔薄膜的制备方法，其特征在于，步骤(1)中所述调节绿茶溶液ph为采用碱性tris调整绿茶溶液ph增加至7.8。

6.根据权利要求1所述的一种柔性抗污染多孔薄膜的制备方法，其特征在于，步骤(2)中所述pvdf膜在异丙醇中的浸泡时间为30min；冲洗次数为3次。

7.根据权利要求1所述的一种柔性抗污染多孔薄膜的制备方法，其特征在于，步骤(2)中所述高碘酸钠水溶液的浓度为5mgml-1。

8.根据权利要求1所述的一种柔性抗污染多孔薄膜的制备方法，其特征在于，

9.一种柔性抗污染多孔薄膜，其特征在于，所述多孔薄膜由权利要求1-8任一所述的柔性抗污染多孔薄膜的制备方法制得。

10.如权利要求/9所述的一种柔性抗污染多孔薄膜在可穿戴传感器中的应用。

技术总结
本发明公开了一种柔性抗污染多孔薄膜及其制备方法和应用，包括：将绿茶与水混合，调节pH，搅拌震荡，过滤，继续调节绿茶溶液pH，备用；将多孔PVDF膜浸泡在异丙醇一段时间，PVDF膜表面经水反复冲洗得到预处理膜，然后将预先湿润的PVDF膜置于绿茶水溶液中振荡，振荡过程中加入APTES和高碘酸钠溶液，之后取出膜，冲洗得修饰的PVDF膜；然后与抗污染多肽溶液在室温下混合，取出，清洗，晾干即得多孔薄膜。采用本发明薄膜可以在人体体液传质到工作电极表面之前，在传质的过程中，构建抗污染传质通道，将大大避免体液中大尺寸污染物污染电极表面，进而提升电化学检测的稳定性和可靠性，并延长可穿戴传感器的使用寿命。

技术研发人员：乔秀娟,罗细亮,孔朝阳,孙文鹏
受保护的技术使用者：青岛科技大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13