[发明专利]电化学检测芯片、电化学传感器及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种电化学检测芯片，包括电极层，所述电极层的工作电极包括依次层叠设置的导电层、纳米材料层和凝血反应层；所述凝血反应层产生用于检测凝血酶原时间的电信号，所述纳米材料层传递和放大所述电信号。利用纳米材料层的高导电性、大比表面积以及良好的生物相容性等，实现对凝血酶原时间检测过程中电信号的放大、增强，以提高芯片检测的灵敏度、缩短检测时间。本发明公开了一种电化学传感器，包括上述的电化学检测芯片，能够实现对凝血酶原时间的快速、灵敏检测，且具有较高的检测稳定性和重复性。本发明公开了一种电化学传感器的制备方法，适于制得上述灵敏度高、检测结果准确的电化学传感器。

技术领域

本发明涉及凝血检测技术领域，具体涉及一种电化学检测芯片、电化学传感器、电化学检测芯片的工作电极的修饰方法，以及电化学传感器的制备方法。

背景技术

凝血功能正常与否关系着人体生理健康状态，凝血功能的评估实验对多种疾病的诊断、治疗和预后判断有重要意义。凝血时间则是衡量凝血状态的重要指标，其中，凝血酶原时间(PT，ProthrombinTime)是目前临床上外源性凝血功能检测的常规指标，是判断机体止血和凝血系统发生病理变化、术前进行凝血性疾病筛查的重要指标，也是目前临床上诊断和观察血栓形成、抗凝药物治疗效果监测的一个首选指标。

凝血酶原时间PT取决于血液中的凝血酶原、纤维蛋白原及凝血因子Ⅱ、Ⅴ、Ⅶ、X等的水平，其中凝血因子主要由肝脏合成，因此PT对于肝硬化、肝炎等许多肝病患者的治疗具有极其重要意义，对于一些先天或后天型凝血因子缺乏患者、血栓性疾病患者和先天性FV增多症患者等也都需要严密监控PT凝血时间的变化。目前常规的PT检测多以来大型血凝仪，多采用血栓弹性描记法、光学法等方法来测量凝血时间，不仅对操作人员的操作技能有较高要求，还存在操作复杂、耗时较长等问题。

基于电化学方法的凝血酶原时间检测不需要使用大型设备，操作简单、降低了检测成本。中国专利文献CN106680339A中公开了一种基于电化学方法的凝血酶原时间测试卡：混合一定量的重组组织因子(rTF)和磷脂溶液，制备组织因子酯化物。将组织因子脂化物均匀分散在导电基板上并烘干成膜，得到一种基于电化学方法的凝血酶原时间检测卡。上述基于电化学方法的凝血酶原时间检测卡，凝血酶原时间检测试剂直接分散于导电基板中，凝血反应过程中产生的电信号向导电基板直接传递。由于凝血反应过程涉及多种蛋白、酶的参与，蛋白、酶中的多肽链具有弯曲折叠的三维结构，受其三维结构的影响，凝血过程中产生的电子难以传递，凝血过程中产生的电信号强度低，限制了对凝血酶原时间检测的灵敏度。

发明内容

因此，本发明要解决的技术问题在于克服现有技术中基于电化学检测凝血酶原时间的设备存在电子难以传递、电信号强度低的缺陷。

为此，本发明提供如下技术方案：

第一方面，本发明提供了一种电化学检测芯片，包括电极层，所述电极层的工作电极包括依次层叠设置的导电层、纳米材料层和凝血反应层；所述凝血反应层产生用于检测凝血酶原时间的电信号，所述纳米材料层传递和放大所述电信号。

优选地，上述的电化学检测芯片，所述纳米材料层由碳纳米管、石墨烯和氧化锌中的任一种形成；优选地，所述纳米材料层由碳纳米管形成；优选地，所述碳纳米管为多壁碳纳米管。

优选地，上述的电化学检测芯片，所述凝血反应层包含若干凝血反应单元；每个所述凝血反应单元包括凝血酶识别区、与所述凝血酶识别区相连接的电信号区，和使凝血酶原转化为凝血酶的转化区；所述凝血酶识别区在凝血酶作用下与所述电信号区分离。

进一步优选地，上述的电化学检测芯片，所述凝血酶识别区由多肽材料形成，所述电信号区由电信号材料形成，所述转化区域由含有凝血活酶的组织材料形成。

进一步优选地，上述的电化学检测芯片，所述电信号材料为对苯二胺。

优选地，上述的电化学检测芯片，所述工作电极为丝网印刷电极。