專利名稱:一種能消除干擾的葡萄糖生物傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明涉及一種消除干擾葡萄糖傳感器測(cè)定的新方法——聚吡咯-聚吡咯葡萄糖氧化酶雙工作電極法。
背景技術(shù):
英國(guó)學(xué)者Clark和Lyons在1962年提出,可以將酶促反應(yīng)的高度特異性和電極響應(yīng)的高度靈敏性結(jié)合起來(lái),由此提出酶電極的概念。自1967年,Updile和Hicks成功地研制出葡萄糖酶?jìng)鞲衅鳎?0世紀(jì)70年代不斷有新的生物傳感器被研制出來(lái),已有大量關(guān)于固定酶的文獻(xiàn)報(bào)道。酶生物傳感器對(duì)醫(yī)學(xué)診斷和環(huán)境分析等有很大的幫助,如葡萄糖氧化酶與尿酸酶?jìng)鞲衅鳌F咸烟鞘侨梭w代謝的重要產(chǎn)物之一,許多疾病與血液中葡萄糖的含量有關(guān),測(cè)定人體血清中葡萄糖的濃度,對(duì)于低血糖、高血糖及糖尿病等病癥的診斷和治療具有重要的臨床意義。而尿酸酶?jìng)鞲衅饕部梢詾闇y(cè)定心血管病、腎病、腫瘤等方面提供科學(xué)準(zhǔn)確的依據(jù)。因此研究酶生物傳感器的制備和性質(zhì)既具有重要的理論意義、又具有明顯的實(shí)用價(jià)值。
有關(guān)傳感器的報(bào)道很多,一般是在較正的電勢(shì)下檢測(cè)酶催化反應(yīng)的產(chǎn)物——過(guò)氧化氫,間接測(cè)定底物的濃度。由于樣品中往往有多種共存物,這些共存物常常對(duì)測(cè)定有干擾。例如,人體血液是多種無(wú)機(jī)物和有機(jī)物的共存體,在用葡萄糖氧化酶電極或尿酸氧化酶電極測(cè)定血液中葡萄糖或尿酸含量時(shí),其它物質(zhì)會(huì)對(duì)測(cè)量造成干擾,尤其是血液中的抗壞血酸。因此如何有效地減弱和消除干擾是開(kāi)發(fā)酶電極的關(guān)鍵之一。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于發(fā)明一種能有效地消除雜質(zhì)干擾的葡萄糖生物傳感器。
本發(fā)明包括雙恒電位儀、電解池、電流減法器,電解池由四電極體系組成,聚吡咯膜-葡萄糖氧化酶電極為工作電極W1,聚吡咯膜電極為工作電極W2,鉑片電極為輔助電極C,飽和甘汞電極為參比電極R。
本發(fā)明用精密雙恒電位儀在兩個(gè)工作電極上加上相同的電位,兩個(gè)工作電極的電流差值通過(guò)電流減法器測(cè)定。由于兩個(gè)電極的聚吡咯膜在完全相同的條件下制得,當(dāng)溶液中只有干擾物存在時(shí),干擾物在這兩個(gè)工作電極上產(chǎn)生的干擾電流完全一樣,因此,測(cè)得的電流差值為零。當(dāng)溶液中底物和干擾物共存時(shí),含酶的電極測(cè)得的電流是底物酶催化反應(yīng)的響應(yīng)電流和干擾物的響應(yīng)電流之和,而不含酶的電極測(cè)得的電流只是干擾物的響應(yīng)電流,此時(shí)雙工作電極測(cè)得的電流差值即為底物酶催化反應(yīng)電流。本發(fā)明避免了現(xiàn)有技術(shù)難以有效地消除雜質(zhì)干擾之不足,利用聚吡咯-聚吡咯葡萄糖氧化酶雙工作電極系統(tǒng)、有效地消除多種無(wú)機(jī)物和有機(jī)物的共存體對(duì)測(cè)量的干擾。
使用本發(fā)明設(shè)計(jì)的葡萄糖傳感器,可以對(duì)血糖進(jìn)行監(jiān)測(cè),該電極使用安全,無(wú)毒,性能穩(wěn)定,可多次使用,且可以有效地消除人體血液中其它雜質(zhì)的干擾。
圖1為本發(fā)明設(shè)計(jì)的四電極體系的葡萄糖氧化酶生物傳感器的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2為四種不同溶液響應(yīng)電流和電勢(shì)的關(guān)系圖。
下面結(jié)合附圖,詳細(xì)介紹本發(fā)明設(shè)計(jì)的四電極體系的葡萄糖氧化酶生物傳感器的內(nèi)容。
本發(fā)明由精密雙恒電位儀1、電解池2、電流減法器3組成,電解池2由四電極體系組成一個(gè)聚吡咯膜-葡萄糖氧化酶電極(工作電極W1),一個(gè)聚吡咯膜電極(工作電極W2),一個(gè)鉑片電極(輔助電極C)和一個(gè)飽和甘汞電極(參比電極R)。
具體實(shí)施例方式
如圖1所示,在本發(fā)明設(shè)計(jì)的四電極體系的葡萄糖氧化酶生物傳感器中,由精密雙恒電位儀在兩個(gè)工作電極上加上相同的電位。兩個(gè)工作電極的電流差值通過(guò)電流減法器測(cè)定。由于兩個(gè)電極的聚吡咯膜在完全相同的條件下制得,當(dāng)溶液中只有干擾物存在時(shí),干擾物在這兩個(gè)工作電極上產(chǎn)生的干擾電流完全一樣,因此,測(cè)得的電流差值為零。當(dāng)溶液中底物和干擾物共存時(shí),含酶的電極測(cè)得的電流是底物酶催化反應(yīng)的響應(yīng)電流和干擾物的響應(yīng)電流之和,而不含酶的電極測(cè)得的電流只是干擾物的響應(yīng)電流,此時(shí)雙工作電極測(cè)得的電流差值即為底物酶催化反應(yīng)電流。
分別用以下四種溶液置于電解池內(nèi)測(cè)定響應(yīng)電流和電勢(shì)的關(guān)系。
溶液(1)包含1.0mmol dm-3葡萄糖和0.1mmol dm-3抗壞血酸的0.1moldm-3磷酸緩沖溶液溶液(2)包含0.1mmol dm-3抗壞血酸的0.1mol dm-3磷酸緩沖溶液溶液(3)包含1.0mmol dm-3葡萄糖的0.1mol dm-3磷酸緩沖溶液溶液(4)包含1.0mmol dm-3葡萄糖和0.1mmol dm-3抗壞血酸的0.1moldm-3磷酸緩沖溶液如圖2分別表明了四種緩沖溶液的響應(yīng)電流和電勢(shì)的關(guān)系。
曲線1、2、3中的響應(yīng)電流值由W1為工作電極的三電極體系測(cè)定,曲線4中的響應(yīng)電流由雙工作電極體系測(cè)定。所有的數(shù)據(jù)都至少重復(fù)測(cè)3次,且相對(duì)誤差小于2%。曲線1和曲線2的響應(yīng)電流的差值即為對(duì)應(yīng)電勢(shì)下曲線3中的響應(yīng)電流,曲線4的響應(yīng)電流值幾乎與曲線3的響應(yīng)電流值一致,即曲線4與曲線3基本重合。顯然,雙工作電極能有效地消除抗壞血酸的干擾。
為了進(jìn)一步說(shuō)明此電極的抗干擾能力,分別測(cè)定葡萄糖的濃度為1.0mmol dm-3、干擾電活性物質(zhì)(如谷胱甘肽,1-半胱氨酸,對(duì)乙酰氨基酚和尿酸)為正常生理水平條件下對(duì)葡萄糖測(cè)定的干擾。
結(jié)果如下表所示在此測(cè)定條件下,它們對(duì)測(cè)定葡萄糖的響應(yīng)電流的干擾能有效消除。盡管在實(shí)際樣品中,由于雜質(zhì)的增加,干擾也可能上升,由這個(gè)實(shí)驗(yàn)可以預(yù)測(cè),雙電極體系能消除這些干擾。
Table 1電化學(xué)活性干擾物對(duì)葡萄糖生物傳感器響應(yīng)電流的影響
IG1.0mmol dm-3葡萄糖溶液中的響應(yīng)電流,IG+I1.0mmoldm-3葡萄糖和不同干擾物混合溶液中的響應(yīng)電流。
權(quán)利要求
1.一種能消除干擾的葡萄糖生物傳感器,包括雙恒電位儀、電解池、電流減法器,其特征在于電解池由四電極體系組成,聚吡咯膜-葡萄糖氧化酶電極為工作電極W1,聚吡咯膜電極為工作電極W2,鉑片電極為輔助電極C,飽和甘汞電極為參比電極R。
全文摘要
一種能消除干擾的葡萄糖生物傳感器,涉及一種消除干擾葡萄糖傳感器測(cè)定的新方法,包括雙恒電位儀、電解池、電流減法器,電解池由四電極體系組成,聚吡咯膜-葡萄糖氧化酶電極為工作電極W1,聚吡咯膜電極為工作電極W2,鉑片電極為輔助電極C,飽和甘汞電極為參比電極R。本發(fā)明避免了現(xiàn)有技術(shù)難以有效地消除雜質(zhì)干擾之不足,利用聚吡咯-聚吡咯葡萄糖氧化酶雙工作電極系統(tǒng)、有效地消除多種無(wú)機(jī)物和有機(jī)物的共存體對(duì)測(cè)量的干擾。
文檔編號(hào)G01N33/48GK1815215SQ20061003860
公開(kāi)日2006年8月9日 申請(qǐng)日期2006年3月2日 優(yōu)先權(quán)日2006年3月2日
發(fā)明者闞錦晴, 姜燕 申請(qǐng)人:揚(yáng)州大學(xué)