一種在體實時光敏感血液pH傳感器及其製備方法
2023-12-06 13:37:06 2
專利名稱：一種在體實時光敏感血液pH傳感器及其製備方法
技術領域：
本發明涉及醫療器械和材料領域，具體涉及一種在體實時光敏感血液pH傳感器及其製備方法。
背景技術：
現代醫學的發展，特別是臨床危重病人的搶救，需要對人體的各種參數，包括血液pH值等進行長時間的微創實時檢測。目前pH測量儀器主要以電極法為原理，其與目前所使用檢測器械，均存在著傳感器和血液接觸一定時間後，表面被血小板等蛋白質粘附而造成失效的問題，在其他領域如生物反應器等應用的傳感器也存在著類似的生物汙染的難題。
磷酸膽鹼是生物細胞膜外層磷脂頭部分的主要成分，含有磷酸膽鹼基團的聚合物已經被應用於生物醫用材料和器械表面，可以有效地降低與體液如血液、淚膜和尿液等接觸時產生的異物反應。磷酸膽鹼基團是極性的，它分子內部既有正電荷也帶有負電荷，而分子總體上是電中性的。它具有強烈的親水性，可以有效地降低蛋白質在其表面的可逆粘附。目前所報導的含有磷酸膽鹼基團的聚合物主要是由2-甲基丙烯醯氧乙基-2′-三甲胺乙基磷酸酯·內鹽(MPC)與其他單體共聚而形成的，MPC共聚物已經被應用於心臟支架、介入導管以及血液透析膜等與人體血液直接接觸的醫療器械表面，改善器械的血液相容性，減少凝血和血液中蛋白質的粘附。但目前還沒有這類聚合物應用於體內植入式電化學發光材料的報導。
發明內容
本發明的目的是克服目前pH檢測器械的缺陷，提供一種在體實時光敏感血液pH傳感器及其製備方法。
本發明在體實時光敏感血液pH傳感器，由普通光纖1和塗布在光纖末端的pH感受膜2構成。將此傳感器，連接光源，使用螢光濾片，光電管接受裝置，可以裝配小型的螢光pH測定儀。
所述的pH感受膜由高靈敏度的pH電化學發光物質和含有磷脂基團的聚合物組成。
本發明將磷酸膽鹼聚合物的高度生物相容性和抗蛋白質粘附性能與高靈敏度電化學發光物質結合起來，製成具有抗生物汙染效能的電化學發光傳感器，用於生物體內實時分析檢測血液pH。
本發明在體實時光敏感血液pH傳感器由電化學反應激發的化學發光，具有高靈敏度，可用於血液pH的分析檢測。將這種高靈敏度的電化學發光材料固定到電極或光纖表面，可節約大量的昂貴試劑，簡化操作和儀器結構，有利於擴大儀器的應用範圍。本發明與傳統的pH儀器相比，具有在體實時連續測量，使用壽命長，測量範圍廣，反應迅速，重複性好，性能穩定等優點。
本發明通過如下的製備方法和步驟實現1)將pH電化學發光物質在一定的溶劑中溶解將BCECF溶解在甲醇中，BCECF/甲醛為3～5毫克/毫升；2)在上述溶液中加入含有磷脂基團的聚合物溶液，混合均勻，每毫克BCECF與10毫克共聚物溶於同一溶液中，過濾後，向所得溶液中加入水，攪拌均勻，1.5～3微升水/10毫克共聚物；3)將溶液塗布在光纖的端部，在70度烘箱中熱處理5小時，將溶劑揮發，形成2～3毫米厚的pH感受膜，製成在體實時光敏感血液pH傳感器。
本發明適用於可在溶劑中溶解的pH電化學發光物質和磷脂聚合物。其中所述的高靈敏度的電化學發光物質選自BCECF(2』，7』-雙羧乙基-5(6)羧基螢光素葡聚糖，2』，7』-Bis(carboxyethyl)-5(6)-carboxy-fluorescein-dextran)，HPTS(8-羥基芘-1，3，6三磺酸三鈉鹽，8-hydroxypyrene 1，3，6，trisulfonic acid trisodium salt)，銪(III)化合物或氯螢光素十八烷基醇酯。本發明優選BCECF。
所採用的含有磷脂基團的聚合物為2-甲基丙烯醯氧乙基-2′-三甲胺乙基磷酸酯·內鹽(MPC)與其他含有可聚合基團的單體的共聚物，該共聚物系2-甲基丙烯醯氧乙基-2′-三甲胺乙基磷酸酯·內鹽(MPC)與如下單體中的一種或一種以上進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羥基乙酯，丙烯酸或甲基丙烯酸羥基丙酯，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，含有雙鍵的矽烷偶聯劑如γ-(甲基丙烯醯氧基)丙基三甲氧基矽烷，γ-(甲基丙烯醯氧基)丙基三乙氧基矽烷等等。
圖1是pH傳感器示意圖，其中1光纖，2pH感受膜。
圖2是pH傳感器的敏感性和重複性，其中可以看出對pH敏感。
具體實施例方式
實施例1將30克MPC、68克甲基丙烯酸丁酯、2克γ-(甲基丙烯醯氧基)丙基三甲氧基矽烷和0.1克引發劑AIBN溶入無水乙醇中，緩慢通入氬氣1小時除氧。然後置於70℃恆溫水浴中，攪拌下反應24小時。反應完畢後，將溶液冷卻至室溫，用大量正己烷沉澱提純2次；在室溫下將收集的沉澱物真空乾燥24小時。得到含有磷脂基團的共聚物90克。
將50毫克BCECF溶解在10毫升甲醇中，取0.4克上述含有磷脂基團的共聚物溶於同一溶液中，過濾後，向所得溶液中加入20微升水，攪拌均勻後將溶液塗布在光纖的端部，在70度烘箱中熱處理5小時，將溶劑揮發，形成薄層的pH感受膜，即得可用於測定血液或富含蛋白質溶液中溶解氧的抗生物汙染光纖傳感器。
實施例2將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-(甲基丙烯醯氧基)丙基三甲氧基矽烷和0.1克引發劑AIBN溶入無水乙醇/四氫呋喃(體積比50/50)溶液中，緩慢通入氬氣1小時除氧。然後置於70℃恆溫水浴中，攪拌下反應24小時。反應完畢後，將溶液冷卻至室溫，用大量正己烷沉澱提純2次；在室溫下將收集的沉澱物真空乾燥24小時。得到含有磷脂基團的共聚物92克。
將30毫克BCECF溶解在5毫升甲醇中，取0.2克上述含有磷脂基團的共聚物溶於同一溶液中，過濾後，向所得溶液中加入10微升水，攪拌均勻後將溶液塗布在光纖的端部，在70度烘箱中熱處理5小時，將溶劑揮發，即得可用於測定血液或富含蛋白質溶液pH值的抗生物汙染光纖傳感器。
本說明書中所說明和討論的實施方案僅僅是用於向本領域的技術人員演示發明人已知的使用本發明的最佳方式。說明書中的任何內容均不能認為是對本發明範圍的限定。可以對以上實施方案進行修改而不超出本發明的範圍，通過以上說明，這對於本領域的技術人員是顯而易見的。因此應當理解，在權利要求書及其等同物的範圍內，可以與以上具體描述不同的方式實施本發明。
權利要求
1.一種在體實時光敏感血液pH傳感器，其特徵是由普通光纖1和塗布在光纖末端的pH感受膜2構成。
2.根據權利要求1所述的在體實時光敏感血液pH傳感器，其特徵是所述的pH感受膜由高靈敏度的pH電化學發光物質和含有磷脂基團的聚合物組成，所述的高靈敏度的pH電化學發光物質選自2』，7』-雙羧乙基-5(6)羧基螢光素葡聚糖，，8-羥基芘-1，3，6三磺酸三鈉鹽，銪(III)化合物或氯螢光素十八烷基醇酯，所述的含有磷脂基團的聚合物為2-甲基丙烯醯氧乙基-2』-三甲胺乙基磷酸酯·內鹽與其他含有可聚合基團的單體的共聚物。
3.根據權利要求1或2所述的在體實時光敏感血液pH傳感器，其特徵是所述的高靈敏度的pH電化學發光物質是2』，7』-雙羧乙基-5(6)羧基螢光素葡聚糖
4.根據權利要求1或2所述的在體實時光敏感血液pH傳感器，其特徵是所述的與2-甲基丙烯醯氧乙基-2′-三甲胺乙基磷酸酯·內鹽共聚的單體是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羥基乙酯，丙烯酸或甲基丙烯酸羥基丙酯，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，含有雙鍵的矽烷偶聯劑如γ-(甲基丙烯醯氧基)丙基三甲氧基矽烷，γ-(甲基丙烯醯氧基)丙基三乙氧基矽烷等等其中的一種或一種以上。
5.根據權利要求1或2所述的在體實時光敏感血液pH傳感器，其特徵是所述的pH感受膜通過下述方法製備1)將pH電化學發光物質在一定的溶劑中溶解；2)在上述溶液中加入含有磷脂基團的聚合物溶液，混合均勻；3)將溶液塗布在光纖的端部，在70度烘箱中熱處理5小時，將溶劑揮發，形成pH感受膜，製成在體實時光敏感血液pH傳感器。
6.根據權利要求5所述的在體實時光敏感血液pH傳感器，其中步驟1所述的pH電化學發光物質是BCECF，溶劑為甲醇，BCECF/甲醇比例為3～5毫克/毫升；步驟2中，每毫克BCECF與10毫克共聚物溶於同一溶液中，過濾後，向所得溶液中加入水後，1.5～3微升水/10毫克共聚物。
全文摘要
本發明涉及醫療器械和材料領域，具體涉及一種在體實時光敏感血液pH傳感器及其製備方法。本發明由普通光纖和塗布在光纖末端的由高靈敏度的pH電化學發光物質和含有磷脂基團的聚合物組成pH感受膜構成。本發明將磷酸膽鹼聚合物的高度生物相容性和抗蛋白質粘附性能與高靈敏度電化學發光物質結合起來，製成具有抗生物汙染效能的電化學發光傳感器，用於生物體內實時分析檢測血液pH。與傳統的pH儀器相比，具有在體實時連續測量，使用壽命長，測量範圍廣，反應迅速，重複性好，性能穩定等優點。
文檔編號C08L33/00GK1947658SQ20051003057
公開日2007年4月18日 申請日期2005年10月14日 優先權日2005年10月14日
發明者白春學, 蔣進軍, 鍾偉, 宋元林 申請人:復旦大學附屬中山醫院