一種鉀離子生化分析干片及其制備方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及血氣生化傳感器技術領域，特別是涉及一種鉀離子生化分析干片及其制備方法。
【背景技術】
[0002]人體體液電解質濃度是臨床檢驗、治療評估及預后判斷的重要依據。作為人體體液重要陽離子之一，鉀離子具有調節體內酸堿平衡，維持肌肉、神經的應激性，參與細胞內物質的合成代謝等重要作用。實際臨床工作中常用血清鉀濃度來反應人體機體中鉀的水平。目前常用的測量鉀離子濃度的設備是依托離子選擇電極原理的濕式生化分析檢測儀。
[0003]傳統的濕式生化分析檢測存在操作復雜、使用和維護成本高、響應慢、不易攜帶等缺點。新型的電解質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，能廣泛適用于多種環境。
[0004]中國專利CN101871912A公開了一種全固態鉀離子傳感器及其制備方法，包括反應電極、接觸電極、導線、參比層、離子選擇膜、絕緣層。中國專利CN12636532A公開了一種醫用型全固態鉀離子選擇性傳感器及其制備方法，去除了固態電解質參比層，上述專利的測試結果的長期穩定性和響應時間均還需進一步改進。
[0005]現有專利基本采用絲網印刷技術制備電極，但絲網印刷制得的金屬層純度不夠，表面不均勻，會影響電勢的穩定性和響應時間；且現有固態離子選擇電極中，均選用聚氯乙烯作為離子選擇膜的高分子粘結劑(專利CN101852761A、CN104330449A、CN102636532A、CN101871912A、CN102558724A等)，聚氯乙烯具有較高的強度和化學穩定性，價格便宜，但其必須添加增塑劑才能確保離子選擇膜響應，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，導致離子選擇膜響應下限變差，壽命變短。
【發明內容】
[0006]針對現有鉀離子選擇電極存在的問題，本發明提供一種鉀離子生化分析干片及其制備方法，所制備干片測量精度高，長期穩定性好，響應時間短，且結構簡單、體積小，制備工藝簡單、生產成本低，適合大批量生產。
[0007]本發明鉀離子生化分析干片包括支撐層、絕緣層、鹽橋、電極、參比層和鉀離子選擇膜。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鉀離子選擇膜溶液并干燥制備鉀離子選擇電極；(3)在絕緣層上開導氣孔，鹽橋密封于絕緣層中；(4)將兩片鉀離子選擇電極與支撐層、絕緣層粘接組裝干片。
[0008]本發明中支撐層起保護、支撐鉀離子選擇電極作用，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、聚酯非導電高分子材料，鹽橋為濾紙材料。
[0009]電極。本發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，具有穩定的電勢響應。金屬選自金、銀、銅、汞、鉑、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。優選電極為銀/氯化銀電極。
[0010]電極金屬層附著于不導電高分子材料表面，為提高電極的穩定性、縮短響應時間，本發明可以采用真空鍍膜、化學鍍或電鍍的方式制備金屬層，優選化學鍍法。使用化學鍍法，金屬層表面均勻，可瞬間建立相界之間的平衡，形成穩定的響應電勢，縮短響應時間。金屬鹽層可以采用化學氧化的方法制得，使用氯化鐵或高錳酸鉀溶液對金屬層進行氧化。
[0011]參比層。參比層成分包括:粘結劑、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。
[0012]本發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鉀離子。根據要求，參比層中可選用金屬鹽氯化鉀，但氯化鉀溶解度受溫度影響較大，優選金屬鹽氯化鈉與氯化鉀復配。氯化鈉與氯化鉀的配比會直接影響響應電勢穩定性，且會影響參比層與鉀離子選擇膜的粘接強度，通過改變氯化鈉和氯化鉀的配比可以提高響應的穩定性，優選氯化鈉與氯化鉀的配比為5:1，金屬鹽占參比層總質量的20%~50%。
[0013]參比層粘結劑選自明膠、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，占參比層總質量的30%~80%。
[0014]為保證參比層與鉀離子選擇膜的結合強度，防止鉀離子生化分析干片響應信號準確性和長期穩定性降低，參比層含水量不能過高或過低，參比層最優含水量為30°/『40%。
[0015]本發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鉀配比和含水量，優選干燥條件:溫度25°C、相對濕度50%、時間40min。
[0016]鉀離子選擇膜。鉀離子選擇膜成分包括:高分子粘結劑、離子載體、載體溶劑、陰離子干擾劑、表面活性劑。
[0017]載體溶劑要求能溶解離子載體，且與高分子粘結劑具有較好的相容性，確保載體在高分子粘結劑中迀移。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，占鉀離子選擇膜總質量的30%~70%。
[0018]為降低增塑劑的用量，減少載體流失，提升鉀離子選擇膜的長期穩定性，本發明使用的高分子粘結劑為羥基乙烯基樹脂類材料。羥基乙烯基樹脂中羥基會增加離子選擇膜的親水性，可以縮短電極的響應時間，提高電極響應的穩定性。羥基乙烯基樹脂側鏈有利于減小分子間作用力，降低增塑劑的使用，減少載體流失，增加離子選擇膜的檢測范圍和壽命。輕基乙稀基樹脂選自氯乙稀、醋酸乙稀酯和乙稀醇三種結構單元的乙稀基聚合物中的一種或幾種，優選聚氨酯-氯醋樹脂，占鉀離子選擇膜總質量的15°/『40%。。
[0019]陰離子干擾劑可排除待測液中親脂性陰離子(如長鏈脂肪酸、長鏈烷基磺酸鹽或長鏈二烷基磷酸鹽等)對離子載體的干擾，提高電極對陽離子選擇靈敏度，擴大離子選擇電極的線性響應范圍。選自四苯硼鉀、四苯硼鉀、四(4-氯苯基)硼酸鉀、四[3，5-雙(三氟甲基)苯基]硼酸鉀中的一種或幾種，占鉀離子選擇膜總質量的0.5°/『2%。
[0020]離子載體選用對鉀離子具有選擇性響應的化合物，載體選自纈氨霉素、雙[(苯-15-冠醚-4)-4'-甲基]庚二酸酯、2-十二烷-2-甲基-1，3-丙二基雙[N_(5'_硝基(苯-15-冠醚-5)-4:基)氨基甲酸酯、二苯并-18-冠醚-6、二環己烷并24-冠醚-8中的一種，占鉀離子選擇膜總質量的1%~5%。[0021 ] 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，占鉀離子選擇膜總質量的0.1%~3%。
[0022]區別于現有專利中鉀離子選擇電極，本發明主要優點有:(1)除去了液態電解質層，采用全固態結構，方便快捷，使用時不需要長時間活化；(2)通過調整參比層中氯化鉀和氯化鉀配比、固定參比層含水量，且使用羥基乙烯基樹脂為鉀離子選擇膜的高分子粘結劑，提升鉀離子生化分