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一种连续葡萄糖监测传感器及其制备方法

成果类型:: 发明专利

发布时间: 2023-11-05 20:01:35

科技成果产业化落地方案
方案提交机构:成果发布人| 朱娟 | 2023-11-05 20:01:36

本发明属于医疗检测设备技术领域,具体涉及一种连续葡萄糖检测传感器及其制备方法,传感器包括从下到上依次设置的柔性基底层、叉指电极层和凝胶层,所述凝胶层由凝胶溶液经光固化获得,所述凝胶溶液包括ConA粉末、改性右旋糖酐粉末、pH为7.35 7.45的缓冲溶液、交联剂和光引发剂。本发明的连续葡萄糖检测传感器包括从下到上依次设置的柔性基底层、叉指电极层和凝胶层三层结构,结构简单,以包含ConA的水凝胶为葡萄糖响应元件,基于叉指电极的电容信号传递使制得的葡萄糖传感器灵敏度高,基于右旋糖酐和ConA的水凝胶网络可逆结合葡萄糖的特点使该传感器可用于连续葡萄糖检测,制备方法简单,便于批量化生产,电信号采集快捷,信号读取成本低。

1. 作为敏感元件的凝胶层是基于ConA和DexMA体系的双网络结构,该结构能减少ConA的流失,并实现葡萄糖与ConA分子的可逆结合,此外,本发明的凝胶层采用的水凝胶材料具有良好的生物相容性,具有制备成可植入器件的潜力;2. 以含ConA的凝胶对葡萄糖的可逆结合效应导致的凝胶介电常数变化为信号,将该信号转化为电容信号输出,可检测到0-30mM/L的葡萄糖浓度变化,在0-6mM/L线性范围其灵敏度达8.81pF/mM,高于大部分含ConA的葡萄糖传感器;3. 采用聚酰亚胺薄膜作为柔性基底层,在上面获得的叉指电极层对电容信号敏感,且便于与凝胶层的结合;4. 叉指电极层具有良好的导电性,叉指电极层可以采用喷墨印刷、丝网印刷、3D打印和/或激光雕刻等多种方式获得,这些印刷方式都可以进行批量打印,制备方法简单,便于操作,成功率高,其中的激光雕刻是通过激光雕刻机依照叉指电容图纸对聚酰亚胺膜进行雕刻获得,激光参数易于控制,利于获得导电性高的电极;本发明的葡萄糖传感器各项参数易于控制,重复性强。

本技术是产业化的辅助技术,尚不能实现产业化。对于胰岛素闭环输送系统,实现了实验室制备的可行性,其产业化水平的大规模生产还需要探索小试-中试-量产逐级放大的可能性,并且需要打造量产的微流控平台产线。同时,对于闭环系统中起关键作用的传感器部件,其量产需要克服水凝胶原料的稳定合成改性及产业化、集成封装的长期稳定性、传感器检测和存储的长期稳定性等问题,只有这些技术得到攻克以后,并且生产成本在合理水平,生产技术足够高效,才有希望实现产业化。对于基于微流控芯片制备微结构的平台技术、光固化生物相容性水凝胶的平台技术、可穿戴微传感器平台技术以及磁控微纳机器人平台技术这几项平台技术,有助于企业加强其平台研发水平,至于打造产业化产品,还需企业在此基础上进行具体的应用探究。

本项目团队为华东理工大学机械与动力工程学院复杂与智能系统研究中心生物医药组,项目组为机械-材料-生物囡学多学科交叉研究团队, “医工结合”解决生物医药领域卡脖子难题,推动科学研究向临床产业转化。本项目负责人殷教授,华东理工大学副教授,加拿大萨斯喀彻温大学生物医学工程系博士后,发表SCI收录科技论文40余篇,其中TOP期刊论文11篇;总H指数12,总被引用数620余次,具备较高的学术水平;十余家SCI国际杂志审稿人;作为项目负责人或主要研究者参与承担国家级/省部级/校企合作项目十余项;申请中国发明专利二十余项,授权十项;具备与多家医院/企业合作及技术转化经验。

1. 高灵敏度:该传感器以包含ConA的水凝胶为葡萄糖响应元件,基于叉指电极的电容信号传递,使其具有高灵敏度,能够快速准确地检测葡萄糖浓度。

2. 连续监测:基于右旋糖酐和ConA的水凝胶网络可逆结合葡萄糖的特点,该传感器可用于连续葡萄糖检测,能够实时监测葡萄糖浓度变化,为医疗工作者提供准确可靠的数据。

3. 简单制备:该制备方法简单,便于批量化生产,降低了生产成本,提高了生产效率。

本项目意向转化方式为技术许可、技术转让等,具体面议。