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聚苯乙烯作为基底的生物敏感膜及其制备方法[发明专利]

一、背景技术

(1)生物传感器作为一种检测生物分子和生物体的技术，广泛应用于环境监测、医药诊断、食品安全等领域。传统的生物传感器多采用玻璃、硅等材料作为基底，但这些材料在生物兼容性、生物活性以及成本等方面存在一定的局限性。聚苯乙烯作为一种常见的塑料材料，具有成本低、易加工、化学稳定性好等优点，逐渐成为生物传感器基底材料的研究热点。

(2)在生物传感器的研究中，敏感膜的制备是关键环节之一。敏感膜的性能直接影响到传感器的灵敏度、特异性和稳定性。目前，敏感膜的制备方法主要有吸附法、化学交联法、微乳液法等。这些方法虽然在一定程度上提高了敏感膜的制备效率，但在膜的结构、孔径分布、表面性质等方面仍存在不足，限制了生物传感器性能的提升。

(3)聚苯乙烯作为基底的生物敏感膜在生物传感领域具有广阔的应用前景。聚苯乙烯具有良好的生物相容性，可生物降解，且易于进行表面修饰，从而提高传感器的生物活性。此外，聚苯乙烯基底的生物敏感膜在制备过程中，可通过调整聚合物的分子结构、交联密度等参数，实现对敏感膜的结构和性能的精确调控。因此，聚苯乙烯基底的生物敏感膜在生物传感器的研究与开发中具有重要意义。

二、发明内容

(1)本发明提供了一种以聚苯乙烯为基底的生物敏感膜，该生物敏感膜具有高生物相容性、易于表面修饰和优异的稳定性。该生物敏感膜通过特定的制备方法，能够有效提高传感器的灵敏度、特异性和稳定性，从而在生物传感领域具有显著的应用价值。

(2)本发明的制备方法主要包括以下步骤：首先，选择合适的聚苯乙烯材料，通过溶剂挥发或热压等方式制备聚苯乙烯薄膜；其次，对薄膜进行表面处理，引入活性基团以增强生物分子的吸附能力；接着，将生物分子或生物活性物质固定在处理后的薄膜表面，形成生物敏感膜；最后，通过优化膜的结构和制备条件，提高生物敏感膜的稳定性。

(3)本发明所提供的聚苯乙烯基底的生物敏感膜具有以下特点：一是生物相容性好，能够有效减少生物分子在膜表面的吸附和降解；二是易于表面修饰，可通过引入不同的活性基团，实现对不同生物分子的特异性识别；三是稳定性优异，在长期使用过程中，生物敏感膜的性能保持稳定，延长了传感器的使用寿命。

三、生物敏感膜的制备方法

(1)本发明的生物敏感膜的制备方法首先涉及聚苯乙烯薄膜的制备。具体步骤包括：选取聚苯乙烯树脂，通过熔融或溶液聚合等方法合成聚苯乙烯，随后将合成好的聚苯乙烯进行溶剂挥发或热压成膜。在这一过程中，控制聚苯乙烯的分子量和交联密度对于最终膜的性能至关重要。制备得到的聚苯乙烯薄膜需具备足够的机械强度和生物相容性，以支持后续的生物分子固定步骤。

(2)制备好的聚苯乙烯薄膜随后需进行表面处理。这一步骤包括：首先，利用化学试剂如硅烷偶联剂对聚苯乙烯薄膜进行预处理，以引入特定的活性基团，如羟基、羧基或氨基等；然后，通过水解、氧化、聚合等化学反应，对活性基团进行修饰，以增强生物分子的吸附能力。表面处理过程需严格控制条件，确保活性基团的均匀分布和化学稳定性，以保证生物敏感膜的高效性能。

(3)生物分子的固定是制备生物敏感膜的关键步骤。在这一步骤中，将经过表面处理的聚苯乙烯薄膜与生物分子混合，通过共价键或非共价键将生物分子固定在薄膜表面。固定过程中，可选用多种方法，如化学交联、物理吸附、电化学沉积等。固定完成后，需对薄膜进行洗涤和干燥处理，去除未固定的生物分子和多余的化学试剂，确保生物敏感膜的质量。此外，通过优化固定条件，如固定温度、时间、溶液浓度等，可以提高生物敏感膜的灵敏度、特异性和稳定性。

四、聚苯乙烯基底的生物敏感膜特点

(1)聚苯乙烯基底的生物敏感膜以其独特的物理化学性质在生物传感器领域展现出显著优势。首先，聚苯乙烯材料具有稳定的化学结构，不易被生物分子降解，从而保证了生物敏感膜在长时间使用中的稳定性。此外，聚苯乙烯薄膜具有良好的机械性能，能够承受一定的机械应力，不易破裂或变形，这对于生物传感器的长期稳定运行至关重要。

(2)在生物相容性方面，聚苯乙烯基底经过适当的表面处理，如引入生物相容性良好的涂层或进行生物活性基团的修饰，能够有效降低生物组织对膜的排斥反应，提高生物敏感膜与生物分子之间的相互作用。这种特性使得聚苯乙烯基底的生物敏感膜在生物检测、诊断等领域具有广泛的应用前景。

(3)聚苯乙烯基底的生物敏感膜在制备过程中，可通过调控聚合物的分子结构、交联密度以及表面活性基团的种类和数量，实现对敏感膜性能的精确调控。这种高度可控的制备工艺使得生物敏感膜在灵敏度、特异性和响应速度等方面具有优异的表现，能够满足不同生物检测需求。同时，聚苯乙烯材料成本低廉、易于加工，有利于大规模生产和实际应用。

五、应用领域

(1)聚苯乙烯基底的生物敏感膜在医疗诊断领域具