CN110487865A - 一种尿白蛋白测试电极的制作方法 - Google Patents

一种尿白蛋白测试电极的制作方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种尿白蛋白测试电极的制作方法，包括以下步骤：PET基板的准备；石墨烯工作电极、参比电极、对电极的制作；采用印刷法将高分子绝缘漆印刷于除***端和反应区以外区域的PET基板，形成绝缘层；将交联剂与尿白蛋白选择性反应物溶液，以旋涂的方法均匀涂布于石墨烯工作电极、银/氯化银作为参比电极、碳作为对电极的样本反应区，于39‑42℃烘干，然后在反应区加盖一层PVC绝缘膜形成进样口，即制得尿白蛋白测试电极。本发明的尿白蛋白测试电极检测时具有耗时短，工作效率高的优点；另外，能够做到适时检测尿白蛋白的含量，避免了现有技术检测时采集24小时尿样本的困难。

Description

一种尿白蛋白测试电极的制作方法
技术领域
本发明涉及医学临床检验领域，具体涉及一种尿白蛋白测试电极的制作方法。
背景技术
尿白蛋白是肾病早期重要的敏感指标。也是糖尿病、高血压引起的肾脏等血管病变性疾病无创监测金标准。近几十年来已经成为中国乃至全球的一个重大公共卫生问题，慢性肾脏病的发病率在世界范围内呈逐年增长趋势，我国的慢性肾脏病患者1.3亿人，是继心脑血管疾病、糖尿病、肿瘤之后又一直接威胁人类健康的重大疾病。
但现在医学临床检验中，对尿白蛋白检验大多采用酶联免疫法、放射免疫法、高效液相色谱法和免疫比浊法。其中：
酶联免疫法检测时间较长；放射免疫法灵敏度、精确度较高，但是存在放射性污染。
高效液相色谱法处理过程复杂，操作过程繁琐。
免疫散射比浊法是目前临床检验常用的测定尿白蛋白的方法，由于尿白蛋白含量很低(正常值小于20mg/L)，免疫散射比浊法的敏感性及特异性都无法测得尿白蛋白的准确值，故检测结果不能作为准确诊断肾脏损伤的依据，且检验过程耗时较长，从患者留取标本到得到检验结果约需4～5小时，无法满足现代化精准医疗的简便、快速、准确诊断和监测疾病的要求。
发明内容
为了实现尿白蛋白检测的快速化、准确化、高灵敏度，本发明的目的在于：提供一种尿白蛋白测试电极的制作方法。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种尿白蛋白测试电极的制作方法，包括以下步骤：
(1)PET基板的准备：直接购买；
(2)石墨烯工作电极的制作：
(2.1)石墨烯工作电极由5-羟色胺和亲水型咪唑离子液体IL在水热条件下70-80℃恒温反应7-9h，还原氧化型二维石墨烯片层与片层互相搭积和连接重组，得到宏观的三维多孔的石墨烯组装体，然后将其溶于水得到三维多孔的石墨烯组装体溶液；
(2.2)将交联剂与无机纳米阵列材料分散于三维多孔的石墨烯组装体溶液中得到混合溶液；
(2.3)将混合溶液印刷于PET基板上，于39-42℃烘干形成石墨烯工作电极；
(5)参比电极的制作：
参比电极为银/氯化银电极，其制作方法如下：将银/氯化银溶液溶解后印刷于PET基板表面；
(6)对电极的制作：
对电极为碳电极，其制作方法如下：将碳溶液溶解后印刷于PET基板表面；
(5)绝缘层的制作
采用印刷法将高分子绝缘漆印刷于除***端和反应区以外区域的PET基板，形成绝缘层，其中，所述的石墨烯工作电极、参比电极、对电极前段所在的区域为***端，所述的石墨烯工作电极、参比电极、对电极后段所在的区域为反应区；
(6)尿白蛋白测试电极的制作：
将交联剂与尿白蛋白选择性反应物溶液，以旋涂的方法均匀涂布于石墨烯工作电极、银/氯化银作为参比电极、碳作为对电极的样本反应区，于39-42℃烘干，然后在反应区加盖一层PVC绝缘膜，PVC绝缘膜的边缘端口处形成进样口，即制得尿白蛋白测试电极。
优选地，步骤(2.1)中水、氧化型二维石墨烯纳米片、5-羟色胺和亲水型咪唑离子液体IL的重量份分别为13-17份、15-25份、7-18份、45-55份。
优选地，步骤(2.2)中交联剂为聚氮丙啶、无机纳米阵列材料为羧基化碳纳米管；其中，聚氮丙啶、羧基化碳纳米管、三维多孔的石墨烯组装体溶液的重量份分别为2-4份、20-35份、45-60份。
优选地，步骤(1)中PET基板的长、宽、厚分别为28-30mm、5.8-6.2mm、0.7-0.9mm。
优选地，石墨烯工作电极的长、宽、厚分别为18-22mm、5.8-6.2mm、0.3-0.5mm；参比电极的长、宽、厚分别为18-22mm、5.8-6.2mm、0.3-0.5mm；对电极的长、宽、厚分别为18-22mm、5.8-6.2mm、0.3-0.5mm。
优选地，步骤(5)中绝缘层的长、宽、厚分别为18-22mm、5.8-6.2mm、0.3-0.5mm。
优选地，步骤(6)中交联剂为聚氮丙啶，尿白蛋白选择性反应物为灿烂甲酚蓝；水、聚氮丙啶、灿烂甲酚蓝的重量份分别为85-95份、2-4份、5-15份。
优选地，步骤(6)中PVC绝缘膜的长、宽、厚分别为5-6mm、1.5-2.5mm、0.05-0.15mm。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1)本发明通过采用石墨烯工作电极其导电性能极好，使检测时产生的电流几乎能达到零损耗，保证了检测的准确度；2)本发明尿白蛋白测试电极的反应区通过尿白蛋白选择性反应物(灿烂甲酚蓝)，能够很好的避免尿液中其他有形成分的干扰，且选择性反应物(灿烂甲酚蓝)反应灵敏度非常高，能够检测出极低浓度的尿白蛋白，大大提高了低浓度尿白蛋白的准确度；3)本发明尿白蛋白测试电极检测时是通过尿白蛋白选择性反应物(灿烂甲酚蓝)与尿液中白蛋白反应产生电流变化得出检测结果，因此，具有耗时短，大大提高了工作效率；另外，能够做到适时检测尿白蛋白的含量，避免了现有技术检测时采集24小时尿样本的困难。
附图说明
图1为本发明较佳实施方式提供的尿白蛋白测试电极的结构示意图。
图2为本发明尿白蛋白测试电极的侧面结构示意图。
附图标记中：10-PET基板、20-三电极、21-石墨烯工作电极、22-参比电极、23-对电极、30-绝缘层、40-PVC绝缘膜、41-进样口、50-反应区。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明尿白蛋白测试电极的制作方法，包括以下步骤：
1、PET基板的准备：PET基板为外购部件，优选尺寸为30mm x 6mm x0.8mm。
2、三电极的制作：三电极分别为工作电极、参比电极和对电极的制作。
1)工作电极的制作：该石墨烯工作电极由还原剂5-羟色胺(重量份10％)和亲水型咪唑离子液体IL(重量份50％)(1-Butyl-3-methylimidazolium tetrafluoroborate,BMIMBF4)在水热条件下75℃恒温反应8小时，还原氧化型二维石墨烯(重量份20％)片层与片层互相搭积和连接重组，以氧化型二维石墨烯纳米片作为结构单元构筑宏观三维多孔的石墨烯组装体，再通过将交联剂(聚氮丙啶)(重量份3％)与无机纳米阵列材料(羧基化碳纳米管)(重量份30％)分散于三维多孔的石墨烯(重量份60％)组装体溶液中，由纳米材料和石墨烯之间的协同效应增加电极表面活性位点和电极吸附能力、促进电极与分析物之间的电子传递、加快电化学反应速率、提高电极的电催化性能的石墨烯组装体溶液；然后采用印刷法将三维多孔的石墨烯组装体、交联剂(聚氮丙啶)与无机纳米阵列材料(羧基化碳纳米管)混合溶液印刷于PET基板，于40℃烘干形成石墨烯工作电极。
2)参比电极的制作：参比电极为银/氯化银电极，银/氯化银为市售分析纯。溶解后印刷于PET基板表面。优选印刷尺寸为20mm x 0.9mm x 0.3mm。
3)对电极的制作：对电极为碳电极。碳为市售活性碳，溶解后印刷于PET基板表面。优选印刷尺寸为20mm x 0.9mm x 0.3mm。
3、采用印刷法将高分子绝缘漆印刷于除***端和反应区以外区域的PET基板，形成绝缘膜，绝缘漆为市售。优选印刷尺寸为20mm x 6mm x 0.4mm。
4、电极反应区的修饰功能化制得尿白蛋白测试电极：交联剂(聚氮丙啶)(重量份3％)与尿白蛋白选择性反应物(灿烂甲酚蓝)溶液(重量份10％)，以旋涂的方法均匀涂布于石墨烯工作电极、银/氯化银作为参比电极、碳作为对电极的样本反应区域，于40℃烘干，然后在反应区加盖一层PVC绝缘层覆盖膜形成进样口，即制得尿白蛋白测试电极。PVC绝缘层覆盖膜优选尺寸为5.5mm x 2.0mm x 0.1mm。
本发明尿白蛋白测试电极是目前医学检验界在尿液白蛋白首次进入电化学检验的研究领域。
产品原理：将该电极***电化学检测平台上，平台给予电极一个恒定的电压，使电流流经工作电极和对电极，工作电极和参比电极构成一个不通或基本少通电的体系，利用参比电极电位的稳定性来测量工作电极的电极电势。工作电极和对电极构成一个通电的体系，用来测量工作电极通过的电流。将待测的尿液靠近电极的加样孔，电极依靠虹吸自动完成定量吸样至尿白蛋白测试电极反应区，反应区的尿白蛋白选择性物质灿烂甲酚蓝与尿液中的白蛋白进行反应，从而引起原有工作电极和对电极通电的体系中电流的变化，而电流变化的大小与尿液中白蛋白含量成正比，由电化学平台读取电流变化大小，与测试前用已知浓度的尿白蛋白校准品绘制的电流变化曲线图自动对比，计算出尿白蛋白含量。
本发明实现了临床检验在尿白蛋白检验时快速、适时、准确的完成检测，是其他现有检测方法无法比拟的。
实验结果：
取6个批次购于英国朗道生产的不同已知浓度的尿微量白蛋白质控品，分别用免疫比浊法和本发明的尿白蛋白测试电极进行测试。
仪器：上海辰华CHI600E电化学分析仪、日立7600生化分析仪
试剂：东软威特曼尿微量白蛋白测定试剂盒(免疫比浊法)批号
MLB1807019
方法：分别将6个批次尿微量白蛋白质控品用本发明提供的尿白蛋白测试电极在上海辰华CHI600E电化学分析仪和东软威特曼尿微量白蛋白测定试剂盒(免疫比浊法)在日立7600生化分析仪上进行测试，每个批次分别测试3次。
结论：本发明尿白蛋白测试电极的测试结果非常接近质控靶值，而免疫比浊法的测试结果偏离质控靶值。以上实验证明本发明的尿白蛋白测试电极能够准确检测尿白蛋白含量。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种尿白蛋白测试电极的制作方法，其特征在于：包括以下步骤：
(1)PET基板的准备：直接购买；
(2)石墨烯工作电极的制作：
(2.1)石墨烯工作电极由5-羟色胺和亲水型咪唑离子液体IL在水热条件下70-80℃恒温反应7-9h，还原氧化型二维石墨烯片层与片层互相搭积和连接重组，得到宏观的三维多孔的石墨烯组装体，然后将其溶于水得到三维多孔的石墨烯组装体溶液；
(2.2)将交联剂与无机纳米阵列材料分散于三维多孔的石墨烯组装体溶液中得到混合溶液；
(2.3)将混合溶液印刷于PET基板上，于39-42℃烘干形成石墨烯工作电极；
(3)参比电极的制作：
参比电极为银/氯化银电极，其制作方法如下：将银/氯化银溶液溶解后印刷于PET基板表面；
(4)对电极的制作：
对电极为碳电极，其制作方法如下：将碳溶液溶解后印刷于PET基板表面；
(5)绝缘层的制作
采用印刷法将高分子绝缘漆印刷于除***端和反应区以外区域的PET基板，形成绝缘层，其中，所述的石墨烯工作电极、参比电极、对电极前段所在的区域为***端，所述的石墨烯工作电极、参比电极、对电极后段所在的区域为反应区；
(6)石墨烯灿烂甲酚蓝尿白蛋白测试电极的制作：
将交联剂与尿白蛋白选择性反应物溶液，以旋涂的方法均匀涂布于石墨烯工作电极、银/氯化银作为参比电极、碳作为对电极的样本反应区，于于39-42℃烘干，然后在反应区加盖一层PVC绝缘膜，PVC绝缘膜的边缘端口处形成进样口，即制得石墨烯灿烂甲酚蓝尿白蛋白测试电极。
2.根据权利要求1所述的尿白蛋白测试电极的制作方法，其特征在于：步骤(2.1)中水、氧化型二维石墨烯纳米片、5-羟色胺和亲水型咪唑离子液体IL的重量份分别为13-17份、15-25份、7-18份、45-55份。
3.根据权利要求1所述的尿白蛋白测试电极的制作方法，其特征在于：步骤(2.2)中交联剂为聚氮丙啶、无机纳米阵列材料为羧基化碳纳米管；其中，聚氮丙啶、羧基化碳纳米管、三维多孔的石墨烯组装体溶液的重量份分别为2-4份、20-35份、45-60份。
4.根据权利要求1所述的尿白蛋白测试电极的制作方法，其特征在于：步骤(1)中PET基板的长、宽、厚分别为28-30mm、5.8-6.2mm、0.7-0.9mm。
5.根据权利要求1所述的尿白蛋白测试电极的制作方法，其特征在于：石墨烯工作电极的长、宽、厚分别为18-22mm、5.8-6.2mm、0.3-0.5mm；参比电极的长、宽、厚分别为18-22mm、5.8-6.2mm、0.3-0.5mm；对电极的长、宽、厚分别为18-22mm、5.8-6.2mm、0.3-0.5mm。
6.根据权利要求1所述的尿白蛋白测试电极的制作方法，其特征在于：步骤(5)中绝缘层的长、宽、厚分别为18-22mm、5.8-6.2mm、0.3-0.5mm。
7.根据权利要求1所述的尿白蛋白测试电极的制作方法，其特征在于：步骤(6)中交联剂为聚氮丙啶，尿白蛋白选择性反应物为灿烂甲酚蓝；水、聚氮丙啶、灿烂甲酚蓝的重量份分别为85-95份、2-4份、5-15份。
8.根据权利要求1所述的尿白蛋白测试电极的制作方法，其特征在于：步骤(6)中PVC绝缘膜的长、宽、厚分别为5-6mm、1.5-2.5mm、0.05-0.15mm。
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