一種基于石英晶振片具有優(yōu)異生物相容性的葡萄糖敏感薄膜的制備方法及其應(yīng)用的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明為一種基于石英晶振片具有優(yōu)異生物相容性的葡萄糖敏感薄膜的制備，該方法首先用氨基硅烷偶聯(lián)劑改性石英晶振片表面，然后以丙烯酰胺基苯硼酸為單體，N,N-亞甲基雙丙烯酰胺為交聯(lián)劑，通過紫外光引發(fā)聚合在晶振片表面合成薄膜。本發(fā)明的基于金表面硼酸類葡萄糖敏感型印跡水凝膠具有優(yōu)異的生物性相容性，可用于植入人體，實驗血糖的連續(xù)檢測。
【專利說明】一種基于石英晶振片具有優(yōu)異生物相容性的葡萄糖敏感薄膜的制備方法及其應(yīng)用

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種基于石英晶振片具有優(yōu)異生物相容性的葡萄糖敏感薄膜的制備，特別是其具備優(yōu)異的生物相容性，可有望植入人體，實現(xiàn)葡萄糖的連續(xù)檢測。

【背景技術(shù)】
[0002]糖尿病作為僅次于心血管病和癌癥的第三大危險疾病，已嚴(yán)重威脅到人類的健康。做好I型、II型、妊娠糖尿病及其他特殊類型的血糖監(jiān)測工作，有利于糖尿病患者在整個治療周期中，了解自身情況并及時對癥下藥，這對于糖尿病的預(yù)防與控制具有及其重要的意義。
[0003]目前，由于常規(guī)的生化分析法和快速血糖儀這種有創(chuàng)或微創(chuàng)技術(shù)不能動態(tài)連續(xù)檢測患者的血糖而得不到更接近真實情況。因此，動態(tài)血糖監(jiān)測系統(tǒng)(CGMS)應(yīng)運而生，CGMS是一個微創(chuàng)血糖監(jiān)測系統(tǒng)，通過檢測皮下組織間液的葡萄糖濃度而反映血糖水平，它可不間斷地監(jiān)測病人I天中的每時每刻的血糖值。目前，市售血糖儀主要以基于葡萄糖氧化酶檢測的電化學(xué)方法為主，使用壽命一般為3 ~ 5天，最長為7天左右。
[0004]葡萄糖敏感型薄膜是利用新型智能水凝膠原理，通過識別環(huán)境中葡萄糖分子而產(chǎn)生刺激響應(yīng)，繼而發(fā)生膨脹、收縮或者溶膠-凝膠相轉(zhuǎn)變等響應(yīng)。該材料有望在未來應(yīng)用于葡萄糖的連續(xù)檢測。此外，糖敏薄膜材料還具有良好的生物相容性，是一種極具潛力的生物活性材料。葡萄糖敏感型水凝膠薄膜引起特有的糖敏特性及良好的生物活性，目前已得到研宄者的廣泛關(guān)注。(Kathryn E.S.Dean, Adrian M.Horgan, Alexander J.Marshall,et al.Selective holographic detect1n of glucose using tertiary amines, Chem.Commun, 2006, 3507-3509)。
[0005]如上述方法通常會存在如下問題:(I)傳統(tǒng)的高分子成膜材料其生物相容性差，對宿主會造成一定的損害。(2)在基體上合成的薄膜容易脫落。(3)基于葡萄糖氧化酶方法的傳感器使用壽命較短。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明為了解決現(xiàn)有在實時檢測葡萄糖時所存在的技術(shù)問題，選取丙烯酰胺基苯硼酸作為葡萄糖的識別基團，提供了一種基于石英晶振片上的葡萄糖敏感薄膜。對所合成的材料進行體內(nèi)生物性檢測，初步評價了其作為醫(yī)學(xué)植入物的安全性。該方法首先用氨基硅烷偶聯(lián)劑改性石英晶振片表面，然后以丙烯酰胺基苯硼酸為單體，N，N-亞甲基雙丙烯酰胺為交聯(lián)劑，通過紫外光引發(fā)聚合在晶振片表面合成薄膜。
[0007]本發(fā)明的技術(shù)方案為:一種基于石英晶振片具有優(yōu)異生物相容性的葡萄糖敏感薄膜的制備，包括如下步驟:(1)晶振片表面預(yù)處理:將金片置于配置好的皮爾試劑中，超聲10 ~ 60 min，然后分別用丙酮、乙醇、二次蒸餾水超聲清洗2 ~ 20 min，N2吹干；其中，皮爾試劑的配置為濃H2S04:H202=5 ~ 10: 3 (V: V); (2)氨基化:將一定量的硅烷偶聯(lián)劑溶解于溶劑中，將處理過的晶振片置于上述溶液中，N2氣氛，在50 ~ 110 °C反應(yīng)5 ~ 12 h后，依次用無水乙醇和二次蒸餾水將金片沖凈，N2吹干；其中，硅烷偶聯(lián)劑的濃度=2 ~ 5mmol/L ; (3)聚合:將3-丙烯酰胺基苯硼酸、交聯(lián)劑、引發(fā)劑、丙烯酰胺和加入到溶劑中，混合均勻后，取5 ~ 50 uL的混合液均勻地涂在步驟(2)中所述的晶振片上，置于勻膠機上，轉(zhuǎn)速3000 ~ 6000r/min，然后于紫外燈下光引發(fā)聚合5 ~ 60 min，反應(yīng)完后用溶劑反復(fù)洗滌，洗去未反應(yīng)物。其中，3-丙烯酰胺基苯硼酸、交聯(lián)劑、引發(fā)劑和丙烯酰胺的濃度分別為50 ~ 100、100 ~ 200、0.2 ~ 0.5 mmol/L、10 ~ 50 mmol/L。
[0008]所述的步驟(I)中石英晶振片的直徑為2 ~ 20min，標(biāo)準(zhǔn)頻率為5或6MHz的一種。
[0009]所述的步驟(2)中硅烷偶聯(lián)劑為3-氨丙基三甲氧基硅烷、3-氨丙基三乙氧基硅烷、Y -氨丙基甲基二乙氧基硅烷和Ν-2-氨乙基-3-氨丙基甲基二甲氧基硅烷中的一種。
[0010]所述的步驟(2)中溶劑為乙醇、甲苯和乙醇:蒸餾水=1:1 (V: V=1:1)中的一種。
[0011]所述的步驟(3)中紫外光的波長范圍為250 ~ 400 nm，紫外光的照射強度為I ~
100 W/m2o
[0012]所述的步驟(3)中引發(fā)劑為二苯基乙二酮、2，2- 二乙氧基苯乙酮、a，a_ 二甲氧基-a-苯基苯乙酮、2，4，6-三甲基二苯甲酮和2，4- 二乙基硫雜蒽酮中的一種。
[0013]所述的步驟(3)中洗滌所用的溶劑是乙醇、丙酮、異丙醇和二甲基亞砜中的一種或幾種。
[0014]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點是:(1)其作為醫(yī)學(xué)植入物具有良好的生物安全性。(2)所合成的材料植入后15天未見薄膜脫落。(3)該產(chǎn)品經(jīng)過后續(xù)研宄，有望植入人體，實現(xiàn)對葡萄糖的連續(xù)監(jiān)測，大大地延長了使用壽命。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0015]圖1為本發(fā)明中體外細胞毒性實驗中晶振片與對照組的顯微鏡圖。
[0016]圖2為本發(fā)明中植入小鼠一周后晶振片周圍組織切片和對照組組織切片的顯微鏡圖(常規(guī)石蠟包埋后，切片，HE染色)。
[0017]圖3為本發(fā)明中體外細胞毒性實驗(48 h)中晶振片與對照組的細胞增值率與抑制率表。
[0018]圖4為晶振片植入小鼠后的日常癥狀(以第三天為例)。

【具體實施方式】
[0019]以下結(jié)合實施例對本發(fā)明作進一步說明，但本發(fā)明并不局限于此。
[0020]實施例1: (I)晶振片表面預(yù)處理:將晶振片置于配置好的皮爾試劑(Piranha)中，超聲15 min，然后分別用丙酮、乙醇、二次蒸飽水超聲清洗10 min，N2吹干；其中，皮爾試劑的配置為濃H2S04:H202=5: 3 (V:V); (2)氨基化:將3-氨丙基三甲氧基硅烷溶解于甲苯中，將處理過的晶振片置于上述溶液中，N2氣氛，在110 °C反應(yīng)12 h后，依次用無水乙醇和二次蒸餾水將金片沖凈，N2吹干；其中，硅烷偶聯(lián)劑的濃度為3 mmol/L ; (3)聚合:將3-丙烯酰胺基苯硼酸、交聯(lián)劑、引發(fā)劑、丙烯酰胺和加入到溶劑中，混合均勻后，取10 uL的混合液均勻地涂在步驟(2)中所述的晶振片上，置于勻膠機上，轉(zhuǎn)速3000 r/min，然后于紫外燈下光引發(fā)聚合10 min，反應(yīng)完后用溶劑反復(fù)洗滌，洗去未反應(yīng)物。其中，葡萄糖、丙烯酰胺基苯硼酸、N，N-亞甲基雙丙烯酰胺、引發(fā)劑的濃度分別為30、50、150、0.2 mmol/L。
[0021]圖1為體外細胞毒性實驗中植入晶振片與兩個對照組的顯微鏡圖，從圖中可以用看出細胞形態(tài)與對照組無差異，無細胞脫落，溶解現(xiàn)象，細胞形態(tài)正常，細胞膜完整。計分為0，即無細胞毒性。圖3體外細胞毒性實驗(48 h)中晶振片與對照組的細胞增值率與抑制率表，從表中可以看出實驗組細胞相對增殖率均>90%，反應(yīng)為I級，合格。圖4為晶振片植入小鼠后的日常癥狀(以第三天為例)，可以看出植入后小鼠并無異常現(xiàn)象發(fā)生，并且7d內(nèi)觀察動物正常，無死亡現(xiàn)象，取材時晶振片外觀無變化，薄膜未脫離，無覆蓋。圖2為發(fā)明中植入小鼠一周后晶振片周圍組織切片和對照組組織切片的顯微鏡圖(常規(guī)石蠟包埋后，切片，HE染色)，可以看出組織形態(tài)正常，未見炎癥細胞浸潤。
[0022]實施例2: (I)晶振片表面預(yù)處理:將晶振片置于配置好的皮爾試劑(Piranha)中，超聲30 min，然后分別用丙酮、乙醇、二次蒸餾水超聲清洗10 min，N2吹干；其中，皮爾試劑的配置為濃H2S04:H202=7: 3 (V: V); (2)氨基化:將一定量的3-氨丙級三乙氧基硅烷溶解于乙醇中，將處理過的晶振片置于上述溶液中，N2氣氛，在78 °C反應(yīng)5 h后，依次用無水乙醇和二次蒸餾水將晶振片沖凈，N2吹干；其中，硅烷偶聯(lián)劑的濃度為5 mmol/L ; (3)聚合:將3-丙烯酰胺基苯硼酸、交聯(lián)劑、引發(fā)劑、丙烯酰胺和加入到溶劑中，混合均勻后，取20 uL的混合液均勻地涂在步驟(2)中所述的晶振片上，置于勻膠機上，轉(zhuǎn)速5000 r/min，然后于紫外燈下光引發(fā)聚合50 min，反應(yīng)完后用溶劑反復(fù)洗滌，洗去未反應(yīng)物。其中，葡萄糖、丙烯酰胺基苯硼酸、N，N-亞甲基雙丙烯酰胺、引發(fā)劑的濃度分別為20、50、150、0.3 mmol/L。
[0023]實施例3: (I)晶振片表面預(yù)處理:將鍍金娃片置于配置好的皮爾試劑(Piranha)中，超聲60 min，然后分別用丙酮、乙醇、二次蒸餾水超聲清洗10 min, N2吹干；其中，皮爾試劑的配置為濃H2S04:H202=4: 3 (V: V) ; (2)氨基化:將一定量的γ -氨丙基甲基二乙氧基硅烷溶解于體積比為1:1的乙醇和蒸餾水中，將處理過的晶振片置于上述溶液中，Ν2氣氛，在50 °C反應(yīng)12 h后，依次用無水乙醇和二次蒸餾水將晶振片沖凈，N2吹干；其中，γ-氨丙基甲基二乙氧基硅烷的濃度=4 mmol/L； (3)聚合:將3-丙烯酰胺基苯硼酸、交聯(lián)劑、引發(fā)劑、丙烯酰胺和加入到溶劑中，混合均勻后，取30 uL的混合液均勻地涂在步驟(2)中所述的晶振片上，置于勻膠機上，轉(zhuǎn)速6000 r/min，然后于紫外燈下光引發(fā)聚合5 min，反應(yīng)完后用溶劑反復(fù)洗滌，洗去未反應(yīng)物。其中，葡萄糖、丙烯酰胺基苯硼酸、N，N-亞甲基雙丙烯酰胺、引發(fā)劑的濃度分別為20、50、100、0.3 mmol/L。
[0024]實施例4:(1)晶振片表面預(yù)處理:將金金屬片置于配置好的皮爾試劑(Piranha)中，超聲20 min，然后分別用丙酮、乙醇、二次蒸餾水超聲清洗10 min, N2吹干；其中，皮爾試劑的配置為濃H2S04:H202=7: 3 (V:V) ; (2)氨基化:將一定量的N_2_氨乙基-3-氨丙基甲基二甲氧基硅烷溶解于甲苯中，將處理過的晶振片置于上述溶液中，N2氣氛，在110°C反應(yīng)12 h后，依次用無水乙醇和二次蒸餾水將晶振片沖凈，N2吹干；其中，硅烷偶聯(lián)劑的濃度=2.5 mmol/L; (3)聚合:將3-丙烯酰胺基苯硼酸、交聯(lián)劑、引發(fā)劑、丙烯酰胺和加入到溶劑中，混合均勻后，取25 uL的混合液均勻地涂在步驟(2)中所述的晶振片上，置于勻膠機上，轉(zhuǎn)速5000 r/min，然后于紫外燈下光引發(fā)聚合30 min，反應(yīng)完后用溶劑反復(fù)洗滌，洗去未反應(yīng)物。其中，葡萄糖、丙烯酰胺基苯硼酸、N，N-亞甲基雙丙烯酰胺、引發(fā)劑的濃度分別為 50、80、100、0.2 mmol/L。
[0025]實施例5:(1)晶振片表面預(yù)處理:將金金屬片置于配置好的皮爾試劑(Piranha)中，超聲10 min，然后分別用丙酮、乙醇、二次蒸餾水超聲清洗10 min, N2吹干；其中，皮爾試劑的配置為濃H2S04:H202=5: 3 (V: V); (2)氨基化:將一定量的3-氨丙基三乙氧基硅烷溶解于乙醇中，將處理過的晶振片置于上述溶液中，N2氣氛，在78 °C反應(yīng)12 h后，依次用無水乙醇和二次蒸餾水將晶振片沖凈，N2吹干；其中，3-氨丙基三乙氧基硅烷的濃度為5 mmol/L ; (3)聚合:將3-丙烯酰胺基苯硼酸、交聯(lián)劑、引發(fā)劑、丙烯酰胺和加入到溶劑中，混合均勻后，取35 uL的混合液均勻地涂在步驟(2)中所述的晶振片上，置于勻膠機上，轉(zhuǎn)速6000 r/min，然后于紫外燈下光引發(fā)聚合60 min，反應(yīng)完后用溶劑反復(fù)洗滌，洗去未反應(yīng)物。其中，葡萄糖、丙烯酰胺基苯硼酸、N，N-亞甲基雙丙烯酰胺、引發(fā)劑的濃度分別為40、80、150、0.5 mmol/L。
[0026]上述實施例用來解釋說明本發(fā)明，而不是對本發(fā)明進行限制，在本發(fā)明的精神和權(quán)利要求的保護范圍內(nèi)，對本發(fā)明作出的任何修改和改變，都落入本發(fā)明的保護范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種基于石英晶振片具有優(yōu)異生物相容性的葡萄糖敏感薄膜的制備，其特征為包括如下步驟:(1)晶振片表面預(yù)處理:將金片置于配置好的皮爾試劑中，超聲10 ~ 60舊!!，然后分別用丙酮、乙醇、二次蒸餾水超聲清洗2 ~20 111111，吧吹干；其中，皮爾試劑的配置為濃?。?804:11202=5 ~ 10: 3⑶:V〉；(2)氨基化:將一定量的硅烷偶聯(lián)劑溶解于溶劑中，將處理過的晶振片置于上述溶液中，吧氣氛，在50 ~ 110 X:反應(yīng)5 ~ 12卜后，依次用無水乙醇和二次蒸餾水將金片沖凈，吧吹干；其中，硅烷偶聯(lián)劑的濃度=2 ~ 5:(3)聚合:將3-丙烯酰胺基苯硼酸、交聯(lián)劑、引發(fā)劑、丙烯酰胺和加入到溶劑中，混合均勻后，取5 ~ 5011[的混合液均勻地涂在步驟(2)中所述的晶振片上，置于勻膠機上，轉(zhuǎn)速3000 ~ 60001-/111111，然后于紫外燈下光引發(fā)聚合5 ~ 60 111111，反應(yīng)完后用溶劑反復(fù)洗滌，洗去未反應(yīng)物，其中，3-丙烯酰胺基苯硼酸、交聯(lián)劑、引發(fā)劑和丙烯酰胺的濃度分別為50 ~ 100,100 ~ 200、0.2 ~ 0.5 麵01 /1,、10 ~ 50 麵01 /匕
2.如權(quán)利要求1所述的一種基于石英晶振片具有優(yōu)異生物相容性的葡萄糖敏感薄膜的制備，其特征為所述的步驟(1)中石英晶振片的直徑為5 ~ 20皿，標(biāo)準(zhǔn)頻率為5或61--的一種。
3.如權(quán)利要求1所述的一種基于石英晶振片具有優(yōu)異生物相容性的葡萄糖敏感薄膜的制備，其特征為所述的步驟(2)中硅烷偶聯(lián)劑為3-氨丙基三甲氧基硅烷、3-氨丙基三乙氧基硅烷、丫-氨丙基甲基二乙氧基硅烷和.2-氨乙基-3-氨丙基甲基二甲氧基硅烷中的一種或幾種。
4.如權(quán)利要求1所述的--種基于石英晶振片具有優(yōu)異生物相容性的葡萄糖敏感薄膜的制備，其特征為所述的步驟(2)中溶劑為乙醇、甲苯和乙醇:蒸餾水=1:1⑶:^=1:1)中的一種。
5.如權(quán)利要求1所述的一種基于石英晶振片具有優(yōu)異生物相容性的葡萄糖敏感薄膜的制備，其特征為所述的步驟(3)中紫外光的波長范圍為250 ~ 400 11111，紫外光的照射強度為 1 ~ 100 1/011120
6.如權(quán)利要求1一種基于石英晶振片具有優(yōu)異生物相容性的葡萄糖敏感薄膜的制備，其特征為所述的步驟(3)中引發(fā)劑為二苯基乙二酮、2，2-二乙氧基苯乙酮、3，二甲氧基-3-苯基苯乙酮、2，4，6-三甲基二苯甲酮和2，4- 二乙基硫雜蒽酮中的一種。
7.如權(quán)利要求1一種基于石英晶振片具有優(yōu)異生物相容性的葡萄糖敏感薄膜的制備，其特征為所述的步驟(3)中洗滌所用的溶劑是乙醇、丙酮、異丙醇和二甲基亞砜中的一種或兩種。
【文檔編號】C08F2/48GK104434131SQ201410547271
【公開日】2015年3月25日 申請日期:2014年10月16日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月16日
【發(fā)明者】戴慶 申請人:蘇州康磁醫(yī)療科技有限公司