一种带有pH校正的柔性汗液乳酸电化学传感器

一种带有ph校正的柔性汗液乳酸电化学传感器
一、技术领域
1.本发明涉及电化学传感器技术领域，具体涉及一种带有ph校正的柔性汗液乳酸电化学传感器。
二、

背景技术：

2.乳酸是无氧糖酵解的产物，血乳酸主要由肌肉细胞和红血球通过肝脏代谢产生，血乳酸水平反映了机体物质产生和代谢的综合情况，当机体血乳酸值＞4mmol/l时具有乳酸性酸中毒的诊断意义。不仅如此，血乳酸测量对评定运动员的运动竞技能力、真实准确反应产妇妊娠期和分娩期宫内缺氧情况具有重要意义。现有的乳酸检测方法主要是静脉或动脉采血检测。然而高频率的采血不仅会给患者的身体与心理都带来巨大的压力，而且存在入侵感染风险及无法实现实时监测。
3.研究证明人体分泌的生物液体(如汗液、泪液、唾液及尿液)中乳酸浓度与血液中乳酸含量水平具有良好的正相关性。随着电子信息时代的到来，可穿戴非侵入式汗液乳酸检测设备被发展并用于乳酸的实时监测。基于乳酸氧化酶发展的可穿戴式汗液乳酸检测设备检测灵敏度高，但乳酸氧化酶价格昂贵，保存困难，不利于非侵入式汗液乳酸传感器的产品化生产。为降低传感器制备成本，基于乳酸脱氢酶的可穿戴汗液乳酸传感器被提出，但仍需外加辅酶nad

，且乳酸检测结果受汗液酸度的干扰，准确性有待提高。因此急需发展制备简单、稳定性好、成本低廉、检测准确性高的汗液乳酸传感器。
三、

技术实现要素：

4.本发明的目的是提出一种检测准确性高、成本低廉、制备简单且稳定性好的柔性汗液乳酸电化学传感器，用于发展可穿戴式汗液生物传感器件。
5.本发明的目的，可以通过如下技术方案实现：
6.一种带有ph校正的柔性汗液乳酸电化学传感器，包括柔性基底和设置于所述柔性基底表面的乳酸传感电极、ph电极、参比电极和对电极(图1)。乳酸传感电极和ph电极是分别在两个独立的柔性金电极表面制备；乳酸传感电极是通过直接在其中一个柔性金电极表面滴涂含有多壁碳纳米管和乳酸脱氢酶的酶修饰液制备；ph电极是通过直接在另一个柔性金电极表面滴涂h

选择性膜溶液制备。当汗液样本覆盖于上述传感器表面时乳酸传感电极上的乳酸脱氢酶对汗液中的乳酸进行氧化，并与电极进行电子传递，产生电流信号，ph电极上的h

选择性膜仅特异性响应汗液中的h

，进而对汗液的ph实时监测，最后基于ph校正后的标准曲线对汗液中的乳酸进行定量分析。
7.上述的酶修饰液是通过把一定比例的多壁碳纳米管和乳酸脱氢酶均匀混合在壳聚糖溶液中制备。
8.上述的参比电极为ag/agcl参比电极，所述的对电极为金电极，均被上述的乳酸传感电极和ph电极共用。
9.上述的带有ph校正的柔性汗液乳酸电化学传感器可贴在胳膊、额头等人体易出汗
部位对汗液中的乳酸进行检测。
10.本发明与现有技术相比，具有以下有益效果：
11.(1)本发明提出的传感器上的乳酸传感电极和ph电极是通过一步滴涂酶修饰液和h

选择性膜溶液制备，工艺简单、快速，适合于批量生产。
12.(2)本发明提出基于ph校正后的标准曲线对汗液中的乳酸进行定量分析的方法，有效保证了汗液中乳酸检测结果的准确性。
13.(3)本发明提出的传感器对乳酸的检测范围为0-40mm，覆盖了人体乳酸的生理浓度，具有很好的临床应用。
14.(4)本发明提出的带有ph校正的柔性汗液乳酸电化学传感器可灵活地集成在柔性塑料薄膜、织物等上，用于发展可穿戴式汗液生物传感器件。
四、附图说明
15.图1.本发明所述带有ph校正的柔性汗液乳酸电化学传感器的结构示意图；
16.图2.本发明所述带有ph校正的柔性汗液乳酸电化学传感器在不同ph样本溶液中乳酸检测的标准曲线。
五、具体实施方式
17.为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例为本发明的首选实施例，仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
18.所发明的带有ph校正的柔性汗液乳酸电化学传感器包括柔性基底和设置于所述柔性基底表面的乳酸传感电极、ph电极、参比电极和对电极(图1)。
19.所发明的带有ph校正的柔性汗液乳酸电化学传感器的制备过程包括柔性电极的制备、酶修饰液和h

选择性膜的制备及其修饰。
20.所述的柔性电极通过电子束蒸镀制备：在厚度为100μm的pet上，使用不同的金属掩模板，依次在特定位置上蒸镀上金和银，制备成含有三个金电极、一个银电极的柔性电极；一个金电极用于制备乳酸传感电极，一个金电极用于制备ph电极，剩下一个金电极用做对电极，而银电极用于制备ag/agcl参比电极，对电极和参比电极均被上述乳酸传感电极和ph电极共用。
21.所述的酶修饰液的制备：首先用醋酸溶解壳聚糖制备0.1％壳聚糖溶液，在上述1ml壳聚糖溶液中加入多壁碳纳米管和乳酸脱氢酶，混合均匀后制成酶修饰液。
22.所述的h

选择性膜溶液的制备：将三月桂胺、四[3，5-二(三氟甲基)苯基]硼酸钠、聚氯乙烯、二(2-乙烷基己烷基)癸二酸酯混合均匀得到h

选择性膜混合物，在上述100mg混合物中加入环己酮混合均匀后，制备成h

选择性膜溶液。
[0023]
所述的乳酸传感电极制备：取一定量的上述酶修饰液滴涂于指定的柔性金电极表面，室温真空晾干。
[0024]
所述的ph电极制备：取一定量的上述h

选择性膜溶液滴涂于指定的柔性金电极表面，室温真空晾干。
[0025]
所述的参比电极制备：把上述柔性基底上的银电极置于0.1m fecl3溶液中40s，取
出后用去离子水冲洗干净，室温真空晾干。
[0026]
所述的带有ph校正的柔性汗液乳酸电化学传感器对乳酸的检测：平行制备一批上述传感器，与电化学工作站连接，分别置于不同ph样本溶液中，使用计时安培法，分别检测0v电位下的电流信号，然后在样本溶液中加入不同浓度的乳酸，记录电流信号，建立不同ph下电流信号与乳酸浓度的标准曲线(图2)，进一步建立电流信号与ph、乳酸浓度的标准曲线，即为基于ph校正后的乳酸标准曲线。
[0027]
所述的带有ph校正的柔性汗液乳酸电化学传感器对ph的检测：将上述制备的传感器与电化学工作站连接，并将其分别置于不同ph的缓冲溶液中，使用计时电位法，记录电压信号，建立电压信号与ph的标准曲线。
[0028]
所述的带有ph校正的柔性汗液乳酸电化学传感器对汗液中乳酸的检测：取汗液样本直接覆盖于上述传感器表面进行电化学检测，ph电极根据上述ph标准曲线测出汗液样本的ph值，同时记录乳酸传感电极的电流信号，基于测得的汗液样本的ph值和上述的基于ph校正的乳酸标准曲线，对汗液样本中的乳酸进行定量分析。
[0029]
以上所述的装置实施例仅仅是示意性的，所采用的术语和表达法被用作说明而非限制，并且不希望在这些术语和表达法的使用中排除所示和所述的特征或其部分的任何等同物。