基于螺旋型铂铱合金电极的植入式葡萄糖生物传感器的研究

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目前,糖尿病患者主要采用第2代手持式血糖仪进行个人检测,II型糖尿病人每天至少需要检测2次,I型糖尿病人每天需要检测4次来判断血糖的波动趋势。这种方式相对简便、廉价,但无法掌控血糖波动变化趋势及规律,特别是低血糖昏迷将不可预测地带来患者的死亡。而市场上出售的微创型传感器主要是针式器型,这种器型设计的优点是创伤小、可以最大限度地减少器件植入生物体后出现的纤维包膜问题;但缺点也显而易见,GOD只能薄薄地沉积在管壁周围,导致此类传感器使用周期较短(小于一周)。为了解决GOD担载低的现状。本文采用螺旋型铂铱合金电极设计,旨在提高植入式葡萄糖生物传感器的葡萄糖氧化酶担载量并增大工作电极的电化学活性面积。通过对螺旋型铂铱合金电极优化,实现简单、便捷的微型螺旋型铂铱合金电极的批量生产。以扫描电镜(SEM)观察聚氨酯(Polyurethane,PU)半透膜的形貌,采用循环伏安法(CV)和计时电流法(I-T)考察PU涂覆厚度、PU含量以及酶含量等参数对传感器电化学性能的影响,结果表明:所制备的螺旋型传感器灵敏度在20-30 nA/mM,可在人体生理条件范围内线性检测(2-30 mM)葡萄糖浓度,并且具有良好的重现性、稳定性和选择性。在最优Expoxy-PU膜的基础上,采用复合结构的生物涂层(水凝胶)作为最外层膜以期待能缓解蛋白质淤积和纤维包膜,并对一些性能参数(线性范围、灵敏度)进行了研究和对比。最后,与美国世界精密仪器公司(WPI)进口的GS100型植入式葡萄糖传感器进行了性能评估并作比较。结果表明我们所制备的电极符合长期植入式需求,有望作为今后糖尿病患者血糖连续监测的关键器件。
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