本發明涉及一種柔性可降解乳酸傳感器及其制備方法和應用，屬于生物檢測及醫學檢測。

背景技術：

1、在臨床分析中，測定乳酸含量對于鑒別酸中毒、敗血癥、腸梗塞、腦損傷、組織缺氧、呼吸衰竭、感染性休克等疾病有巨大意義。在高度氧化的心肌組織中，乳酸、葡萄糖和脂肪酸常作為主要能源物質，消耗大量氧氣并完成能量代謝，幫助心臟維持功能。其中，乳酸貢獻了心肌組織約16.5％的耗氧量，與葡萄糖(17.9％)相當。一旦發生心血管疾病，乳酸的利用和代謝都會發生紊亂。例如，在心肌缺血、急性心力衰竭、心肌梗死等情況下，心肌對乳酸的攝取和使用顯著增加，導致心肌乳酸的積累。同時，在緊張、興奮、休克等應急狀態下，心肌細胞也能產生大量乳酸，并轉運至大腦等器官提供能量。因此，心肌乳酸的實時監測對于心血管疾病的診斷和治療至關重要。

2、目前醫療上主要是通過插管抽取心臟處的血液以監測心肌乳酸，但可能降低患者依從性，乳酸數據的不連續也會導致反饋信息延遲。心肌微透析技術可在心臟手術中連續監測乳酸含量，但心肌微透析探針也尚未商業化。植入式化學傳感器可實現心肌乳酸的原位實時監測，并將臨床分析擴展到非醫療環境。在植入式乳酸傳感器中，常使用高度選擇性的乳酸氧化酶(lox)和乳酸脫氫酶(ldh)作為生物受體，與乳酸分子發生特異性反應。轉換器通常采用電化學傳感策略，在導體或半導體電極上將化學信息轉換為可檢測的電信號(如電壓、電流、電容、電導、阻抗等)。分析系統中常使用電化學工作站或移動式、小型化設備處理電信號，與乳酸濃度形成數學邏輯關系，實現對乳酸的定性、定量分析。

3、然而傳統的乳酸傳感器通常采用剛性材料構建，與柔軟生物組織間存在機械失配，導致器件無法緊密粘附在組織表面，影響信號的穩定傳輸，機械失配還可能導致組織損傷和炎癥反應，產生纖維化或血栓積聚。其次，傳統傳感器含有不可降解組件，可能導致傳感器材料在生物系統中滯留，或需二次手術移除，增加感染風險。另外，傳統的乳酸傳感器無法在體液中對動態器官(如心臟、胃、肺等)進行長期穩定且高靈敏度的監測。因此，開發兼具高粘附性能、生物相容性、可降解性，且具有高靈敏度、穩定性的乳酸傳感器是現有技術中亟需解決的問題。

技術實現思路

1、發明要解決的問題

2、為了解決現有技術中所存在的技術問題，本發明提供一種柔性可降解乳酸傳感器及其制備方法和應用，本發明的柔性可降解乳酸傳感器包括基底和電極，所述電極嵌于所述基底中；所述基底為聚乙二醇二丙烯酸酯/肽雙網絡水凝膠；所述電極包括工作電極、參比電極和對電極，為mo/moox電極；且所述工作電極具有酶液層，所述酶液層中包含乳酸脫氫酶，該柔性可降解乳酸傳感器具有高粘性、生物相容性、可降解性和靈敏性，能夠在體液中對心肌乳酸進行長期穩定的監測。

3、用于解決問題的方案

4、[1]一種柔性可降解乳酸傳感器，其包括：

5、基底，所述基底為聚乙二醇二丙烯酸酯/肽雙網絡水凝膠；

6、電極，所述電極包括工作電極、參比電極和對電極，所述工作電極、參比電極和對電極為mo/moox電極，所述mo/moox電極具有mo基片以及形成于所述mo基片上的moox鈍化層，其中，1≤x≤3；

7、其中，所述電極嵌于所述基底中，所述工作電極具有酶液層，所述酶液層中包含乳酸脫氫酶。

8、[2]一種根據[1]所述的柔性可降解乳酸傳感器的制備方法，其包括如下步驟：

9、s1：制備聚乙二醇二丙烯酸酯/肽雙網絡水凝膠作為基底；

10、s2：制備3個mo/moox電極分別作為工作電極、參比電極和對電極；

11、s3：在作為工作電極的mo/moox電極上設置酶液層，然后將工作電極、參比電極和對電極嵌入步驟s1中制備得到的基底中，封裝，得到柔性可降解乳酸傳感器；

12、其中，所述酶液層中包含乳酸脫氫酶。

13、[3]根據[2]所述的制備方法，步驟s1包括以下步驟：

14、s101：將聚乙二醇二丙烯酸酯粉末、光固化劑粉末和肽粉末加入溶劑中，混合均勻，得到聚乙二醇二丙烯酸酯/肽雙網絡水凝膠的前驅液w1；

15、s102：將w1倒入含有電極孔的模具中，光固化后得到含有電極孔的聚乙二醇二丙烯酸酯/肽雙網絡水凝膠。

16、[4]根據[3]所述的制備方法，在步驟s101中，

17、聚乙二醇二丙烯酸酯粉末的質量：光固化劑粉末的質量：肽粉末的質量：溶劑的體積＝(200-400)mg：(0.2-0.4)mg：(10-20)mg：1ml。

18、[5]根據[2]或[3]所述的制備方法，步驟s2包括以下步驟：

19、s201：將氯化鈉粉末溶于溶劑中，得到電解質溶液w2；

20、s202：將mo箔片作為工作電極，鉑電極作為對電極，銀/氯化銀電極作為參比電極浸入w2中，對mo箔片施加交變電壓，使mo箔片表面生成moox鈍化層；

21、s203：將步驟s202重復三次，得到三個mo/moox電極。

22、[6]根據[5]所述的制備方法，在步驟s201中，

23、氯化鈉粉末的質量與溶劑的體積之間的比為(0.04-0.07)g：1ml。

24、[7]根據[3]所述的制備方法，步驟s3包括以下步驟：

25、s301：將聚乙烯醇粉末溶于溶劑中，得到聚乙烯醇溶液；向所述聚乙烯醇溶液中加入乳酸脫氫酶粉末，混合均勻，得到含酶水凝膠w3；

26、s302：將w3涂覆在作為工作電極的mo/moox電極的表面，冷藏后得到酶液層；

27、s303：將3個mo/moox電極嵌入聚乙二醇二丙烯酸酯/肽雙網絡水凝膠中；

28、s304：在嵌入聚乙二醇二丙烯酸酯/肽雙網絡水凝膠中的3個mo/moox電極表面涂覆w1進行封裝后光固化，得到所述柔性可降解乳酸傳感器。

29、[8]根據[7]所述的制備方法，在步驟s301中，

30、聚乙烯醇粉末的質量：乳酸脫氫酶粉末的質量：溶劑的體積＝(10-50)mg：(1-5)mg：1ml。

31、[9]一種根據[1]所述的柔性可降解乳酸傳感器在心肌乳酸監測中的應用。

32、發明的效果

33、本發明的柔性可降解乳酸傳感器的基底為聚乙二醇二丙烯酸酯/肽雙網絡水凝膠，是一種富含大量水分的親水性高交聯網絡，其具備以下優勢：1)提供與生物組織相似的化學和結構特性，可以緩解異物反應；2)利用能量耗散、界面成鍵和拓撲糾纏多種機制協同，可以長期穩定的牢固粘附；3)實現功能性的雙向界面；以及4)監測結束后可以自行降解。

34、本發明的柔性可降解乳酸傳感器的電極包括工作、對和參比電極，所述工作電極、參比電極和對電極為mo/moox電極，電化學穩定性良好；在mo基片上形成的moox鈍化層可以延緩電極降解造成的傳感性能下降，保證心肌乳酸的長期監測。借助可控電化學氧化策略調整電極的氧化參數，可實現其開路電壓、電導率等電化學性能的優化，有助于提高傳感器乳酸監測時的靈敏度、穩定性和選擇性。監測完成后電極與水凝膠基底一起慢慢降解，無需二次手術取出，提高了患者的依從性。

35、因此，本發明的柔性可降解乳酸傳感器具有高粘性、柔性、可拉伸性、生物相容性、生物降解性和靈敏性等優點。