一種鈣離子生化分析干片及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及血氣生化傳感器技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種鈣離子生化分析干片及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]鈣是機體生命活動的必需元素之一，在成人體內(nèi)約含1kg。鈣離子是血液中含量最多的陽離子，屬于生理活性物質(zhì)，在生理功能的研究及其臨床某些與鈣代謝有關(guān)的疾病診斷方面，測定鈣離子濃度意義重大。
[0003]鈣離子選擇電極法可直接測定血液中鈣離子濃度。傳統(tǒng)的濕式生化分析檢測存在操作復(fù)雜、使用和維護(hù)成本高、響應(yīng)慢、不易攜帶等缺點。新型的電解質(zhì)檢測方法一一干式檢測，具有測量精確、成本低廉、操作簡單等特點，能廣泛適用于多種使用環(huán)境。
[0004]中國專利CN104849335A公開了一種檢測血樣離子鈣含量的方法，其采用濕式生化分析檢測方法，操作復(fù)雜、響應(yīng)速度慢，且不易攜帶?，F(xiàn)有專利基本采用絲網(wǎng)印刷技術(shù)制備電極，但絲網(wǎng)印刷制得的金屬層純度不夠，且表面不均勻，會影響電勢的穩(wěn)定性和響應(yīng)時間。且現(xiàn)有固態(tài)離子選擇電極中，均選用聚氯乙烯作為離子選擇膜的高分子粘結(jié)劑(專利CN101852761A、CN104330449A、CN102636532A、CN101871912A、CN102558724A 等)。聚氯乙烯具有較高的強度和化學(xué)穩(wěn)定性，且價格便宜，但其必須添加增塑劑才能確保離子選擇膜響應(yīng)，隨著時間的推移，增塑劑和溶解在其中的載體會一起從離子選擇膜中滲漏出來，導(dǎo)致離子選擇膜響應(yīng)下限變差，壽命變短。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]針對現(xiàn)有鈣離子選擇電極存在的問題，本發(fā)明提供一種鈣離子生化分析干片及其制備方法，所制備干片測量精度高，長期穩(wěn)定性好，響應(yīng)時間短，且結(jié)構(gòu)簡單、體積小，制備工藝簡單，生產(chǎn)成本低，適合大批量生產(chǎn)。
[0006]本發(fā)明鈣離子生化分析干片包括支撐層、絕緣層、鹽橋、電極、參比層和鈣離子選擇膜。制備工藝如下:(I)制備金屬/金屬鹽薄片電極；(2)在電極上涂布配制好的參比層溶液和鈣離子選擇膜溶液并干燥制備鈣離子選擇電極；(3)在絕緣層上開導(dǎo)氣孔，鹽橋密封于絕緣層內(nèi)；(4)將兩片鈣離子選擇電極與支撐層、絕緣層粘接組裝干片。
[0007]本發(fā)明中支撐層起保護(hù)、支撐鈣離子選擇電極作用，絕緣層起粘接電極、密封鹽橋作用，鹽橋起連通電極作用；絕緣層上開有導(dǎo)氣孔，測試時可以改善參比液和測試液的流動速率，縮短測試時間；支撐層、絕緣層選自聚丙烯、聚氯乙烯、聚乙烯、聚酯非導(dǎo)電高分子材料，鹽橋為濾紙材料。
[0008]電極。本發(fā)明電極包括金屬層和金屬鹽層。金屬鹽層與金屬層形成界面電位，具有穩(wěn)定的電勢響應(yīng)。金屬選自金、銀、銅、萊、鈾、鎳。金屬鹽選自金屬層金屬的不溶性金屬鹽。金屬鹽層可使用金屬層金屬的氧化物，例如金屬鹵化物。優(yōu)選電極銀/氯化銀電極。
[0009]電極金屬層附著于不導(dǎo)電高分子材料表面，為提高電極的穩(wěn)定性、縮短響應(yīng)時間，本發(fā)明可以采用真空鍍膜、化學(xué)鍍或電鍍的方式制備金屬層，優(yōu)選化學(xué)鍍法。使用化學(xué)鍍法，金屬層表面均勻，可瞬間建立相界之間的平衡，形成穩(wěn)定的響應(yīng)電勢，縮短響應(yīng)時間。金屬鹽層可以采用化學(xué)氧化的方法制得，使用氯化鐵或高錳酸鉀溶液對金屬層進(jìn)行氧化。
[0010]參比層。參比層成分包括:粘結(jié)劑、金屬鹽、表面活性劑。參比層通過層壓或涂布的方式直接附著于電極金屬鹽層上。
[0011]本發(fā)明所使用參比層中需含有電極金屬鹽層相同陰離子和待測陽離子鈣離子。根據(jù)要求，參比層中可選用金屬鹽氯化鈣，但氯化鈣溶解度受溫度影響較大，優(yōu)選金屬鹽氯化鈉與氯化鈣復(fù)配。氯化鈉與氯化鈣的配比會直接影響響應(yīng)電勢穩(wěn)定性，且會影響參比層與離子選擇膜的粘接強度，通過改變氯化鈉和氯化鈣的配比可以提高響應(yīng)的穩(wěn)定性，優(yōu)選氯化鈉與氯化鈣的配比為1:1，占參比層總質(zhì)量的20%~50%。
[0012]參比層粘結(jié)劑選自明膠、瓊脂、聚丙烯酰胺、聚乙烯醇或其它乙烯基聚合物中的一種或幾種，占參比層總質(zhì)量的30%~80%。
[0013]為保證參比層與鈣離子選擇膜的結(jié)合強度，防止鈣離子生化分析干片響應(yīng)信號準(zhǔn)確性和長期穩(wěn)定性降低，參比層含水量不能過高或過低，參比層最優(yōu)含水量為30°/『40%。
[0014]本發(fā)明通過控制參比層的干燥時間、溫度、濕度固定參比層中氯化鈉與氯化鈣配比和含水量，優(yōu)選干燥條件:25°C、相對濕度50%、干燥40min。
[0015]鈣離子選擇膜。鈣離子選擇膜成分包括:高分子粘結(jié)劑、離子載體、載體溶劑、陰離子干擾劑、表面活性劑。
[0016]為降低增塑劑的用量，減少載體流失，提升鈣離子選擇膜的長期穩(wěn)定性，本發(fā)明使用的高分子粘結(jié)劑為丙烯酸酯類材料。其物理和機械性能可控，可減少增塑劑的使用，同時其優(yōu)異的物理性能可提升離子選擇膜與固態(tài)電解質(zhì)參比層的粘附性能，改善離子選擇電極的響應(yīng)信號的穩(wěn)定性。丙烯酸酯具有較低的擴(kuò)散系數(shù)，有利于獲得更廣的檢測范圍，且較小的擴(kuò)散系數(shù)有利于載體均勻分散和抑制載體流失，消除載體流失對響應(yīng)電勢的影響，提升了測試的準(zhǔn)確性。丙烯酸酯類粘結(jié)劑選自丙烯酸乙酯、丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸縮水甘油酯、甲基丙烯酸正癸酯中的一種或幾種，優(yōu)選甲基丙烯酸甲酯，占鈣離子選擇膜總質(zhì)量的10150%。
[0017]離子載體選用對鈣離子具有選擇性響應(yīng)的化合物，載體選自(-)-(R，R)-N，N-:-[ll-(乙氧羰基)十一烷基]-N，N、4，5-四甲基-3，6-二氧雜辛烷-二酰胺；二乙基N，N、[(4R，5R)-4，5-二甲基-1，8-二氧代-3，6-二氧雜亞辛基]雙(12-甲氨基月桂酸(ETH1001)、Ν，Ν，Ν、Ν'-四[環(huán)己基]二甘醇酸二酰胺N，N，N、N、四環(huán)己基-3-氧雜戊二酰(ETH129)、卡西霉素(A23187)、叔丁基-杯[4]芳烴四[2_( 二苯基磷?；?乙醚]、10，19-雙[(十八烷基氨基甲?；?甲氧基乙?；鵠-1，4，7，13，16-五氧雜-10，19- 二氮雜環(huán)二^^一烷(K23E1)中的一種，占鈣離子選擇膜總質(zhì)量的0.1%~10%。
[0018]載體溶劑要求能溶解離子載體，且與高分子粘結(jié)劑具有較好的相容性，確保載體在高分子粘結(jié)劑中迀移。通常載體溶劑可作為高分子材料增塑劑使用，選自鄰苯二甲酸酯、癸二酸酯、鄰硝基苯辛醚、己二酸酯混合芳族脂族磷酸酯中的一種或幾種，占鈣離子選擇膜總質(zhì)量的20%~80%。
[0019]陰離子干擾劑要求可在載體溶劑中溶解，可排除溶液中陰離子(如長鏈脂肪酸、長鏈烷基磺酸鹽或長鏈二烷基磷酸鹽)靠近離子選擇膜，減少對離子載體選擇性的干擾，提高電極對陽離子選擇的靈敏度，擴(kuò)大離子選擇電極的線性響應(yīng)范圍。選自四苯硼鈉、四苯硼鈣、四(4-氯苯基)硼酸鈣、四[3，5-雙(三氟甲基)苯基]硼酸鈉中的一種或幾種，通常占鈣離子選擇膜總質(zhì)量的0.1°/『5%。
[0020]表面活性劑選自有機硅或硅氧烷類表面活性劑中的一種或幾種，占鈣離子選擇膜總質(zhì)量的0.1%~5%。
[0021]區(qū)別于現(xiàn)有專利中鈣離子選擇電極，本發(fā)明主要優(yōu)點有:(1)除去了液態(tài)電解質(zhì)層，采用全固態(tài)結(jié)構(gòu)，方便快捷，使用時不需要長時間活化