專利名稱：全血乳酸生物傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種生物傳感器，特別涉及一種全血乳酸生物傳感器。
背景技術(shù)：
全血乳酸生物傳感器是一利用生物分子作為敏感元件來(lái)快速、準(zhǔn)確、方便地測(cè)量血液等液體中乳酸含量的生物傳感器，應(yīng)用這種傳感器測(cè)量人體血液中乳酸含量用于揭示某些疾病的嚴(yán)重程度，用于指導(dǎo)糖尿病患者適當(dāng)服用降糖靈，過(guò)量服用降糖靈會(huì)引起糖酵解，使乳酸含量升高，引起酸中毒，危及患者生命；用于測(cè)量運(yùn)動(dòng)員乳酸的濃度，可以科學(xué)地控制運(yùn)動(dòng)員訓(xùn)練強(qiáng)度，達(dá)到最佳訓(xùn)練效果；在食品科學(xué)中可以通過(guò)檢測(cè)乳酸的濃度，確定食品的新鮮程度。目前對(duì)乳酸的測(cè)量主要采用大型生化分析儀器，價(jià)格十分昂貴。所述的乳酸含量是指L-乳酸含量。
在電流型生物傳感器中有人采用單一電子中介體加氧化酶的方式研制成一次性L-乳酸生物傳感器[1]，該傳感器由PVC底板、電極、腔體、反應(yīng)層、腔體蓋板組成，其中電極及電極引線采用單一材料制作，反應(yīng)層是CMC、L-乳酸氧化酶、鐵氰化鉀(電子傳導(dǎo)體)、緩沖液組成的反應(yīng)層，腔體的進(jìn)樣孔開在電極另一端。該傳感器的缺陷是加在電極引線上的電壓較高，為0.5v，抗干擾能力欠佳，其原因是鐵氰化鉀直接在碳電極表面的氧化還原特性較差，需要提高電壓來(lái)得到較好的響應(yīng)電流。中國(guó)專利CN1219676A介紹了一種一次性雙電子中介體雙酶生物傳感器，用來(lái)檢測(cè)血液中的膽固醇、葡萄糖等，但這種傳感器需要氧的參與，容易受血液中氧含量變化的干擾。

發(fā)明內(nèi)容
一種全血L-乳酸生物傳感器，包括底板1、電極2、腔體3、反應(yīng)層4、腔體蓋板5，反應(yīng)層4布置在腔體3內(nèi)，其特征在于電極2是用絲網(wǎng)印刷技術(shù)在底板1上印刷的碳電極，電極引線2a是用絲網(wǎng)印刷技術(shù)在底板1上印刷的銀引線；腔體3是在電極2周圍覆蓋塑料薄膜形成的，其上有一個(gè)與腔體相通的橫向進(jìn)樣孔，該進(jìn)樣孔是毛細(xì)孔，反應(yīng)層4包含羧甲基纖維素CMC 4a，作為第二電子中介體的修飾碳鈉米管4b，L-乳酸氧化酶、作為第一電子中介體的試劑、穩(wěn)定劑、緩沖液組成的混合物4c，依次分層疊加在碳電極上，且逐層分別干燥；腔體蓋板5上開有一個(gè)通氣孔。羧甲基纖維素CMC 4a含量為10～40ug；第二電子中介體修飾碳鈉米管4b是修飾有-COOH、-OH的碳鈉米管，含量為4～20ug；反應(yīng)層4中含L-乳酸氧化酶1～2個(gè)活力單位；反應(yīng)層4中的第一電子中介體試劑選用鐵氰化鉀、亞甲基蘭、普魯士蘭中的一種，含量為40～200ug；反應(yīng)層4中的穩(wěn)定劑選用海藻糖、甲殼素、絲素蛋白、牛血清白蛋白中的一種，其含量為20～80ug；反應(yīng)層4中的緩沖液為磷酸緩沖液，其PH值為6.0～7.0，含量為60～240ug。
同現(xiàn)有技術(shù)比較，本發(fā)明具有如下突出優(yōu)點(diǎn)1)在反應(yīng)層中的修飾碳鈉米管作為第二電子中介體使得亞鐵氰化鉀(第一電子中介體鐵氰化鉀的還原形式)很容易將電子傳遞給碳鈉米管，碳鈉米管在較低電壓作用下即能快速地將電子傳遞給電極，從而顯著提高L-乳酸濃度的響應(yīng)靈敏性；2)同時(shí)碳納米管可以有效的提高酶的活性，促使反應(yīng)快速進(jìn)行；3)碳納米管中的納米管道可有效的存貯結(jié)晶水，有利于酶的長(zhǎng)期保存和穩(wěn)定性；4)應(yīng)用本傳感器測(cè)量血液中L-乳酸含量時(shí)，加在電極上的電壓為300mv，而現(xiàn)有技術(shù)施加的電壓為0.5v；5)腔體的進(jìn)樣孔位于傳感器側(cè)翼，進(jìn)樣時(shí)手指夾持電極兩側(cè)不會(huì)引起傳感器變形，避免吸入腔體內(nèi)血液量的改變；6)本傳感器需要的血樣極少，只需2μl，而且測(cè)量時(shí)不需要對(duì)血樣進(jìn)行預(yù)處理。


圖1為全血乳酸生物傳感器的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2為底板1、電極2、電極引線2a、腔體3、腔體蓋板5的俯視圖。
圖3為電極的循環(huán)伏安曲線圖，圖中A為本傳感器的循環(huán)伏安曲線，B為現(xiàn)有傳感器的循環(huán)伏安曲線。表明加入第二電子中介體碳鈉米管后，鐵氰化鉀反應(yīng)的可逆性得到改善，亞鐵氰化鉀很容易將電子傳遞給碳鈉米管。
圖4為本傳感器對(duì)血液中L-乳酸含量的電流響應(yīng)關(guān)系圖，圖中C為本傳感器電流響應(yīng)關(guān)系，D為現(xiàn)有傳感器的電流響應(yīng)關(guān)系。表明加入碳鈉米管后，傳感器的響應(yīng)靈敏度得到提高和改善。
具體實(shí)施例方式
實(shí)施例1一種全血乳酸生物傳感器，如圖1所示，應(yīng)用絲網(wǎng)印刷技術(shù)分別在PVC底板1上制作厚膜碳電極2和銀質(zhì)電極引線2a，在碳電極2周圍覆蓋塑料薄膜形成腔體3，向腔體內(nèi)點(diǎn)入2μl濃度為5mg/ml CMC溶液，溶液經(jīng)60℃烘箱干燥后，形成CMC層4a；點(diǎn)加2μl修飾碳鈉米管懸浮液，其濃度為2mg/ml，經(jīng)60℃烘箱干燥后，形成碳鈉米管層4b，再點(diǎn)加2μl混合液，成分為L(zhǎng)-乳酸氧化酶500個(gè)活力單位/ml、鐵氰化鉀50mg/ml、海藻素20mg/ml、PH值為6.0，濃度為0.2M的磷酸緩沖液，經(jīng)干燥箱干燥后形成的混合層4c，隨后在腔體2上覆蓋一層塑料薄膜確定腔體3的體積，該體積為2μl，此處的塑料薄膜即為腔體蓋板5，其上開有通氣孔。
實(shí)施例2一種全血乳酸生物傳感器，如圖1所示，應(yīng)用絲網(wǎng)印刷技術(shù)分別在PVC底板1上制作厚膜碳電極2和銀質(zhì)電極引線2a，在碳電極2周圍覆蓋塑料薄膜形成腔體3，向腔體內(nèi)點(diǎn)入2μl濃度為20mg/ml的羧甲基纖維素CMC溶液，溶液經(jīng)60℃烘箱干燥后，形成CMC層4a；點(diǎn)加2μl修飾碳鈉米管懸浮液，其濃度為6mg/ml，經(jīng)60℃烘箱干燥后，形成碳鈉米管層4b，再點(diǎn)加2μl混合液，成分為L(zhǎng)-乳酸氧化酶1000個(gè)活力單位/ml、鐵氰化鉀50mg/ml、牛血清白蛋白40mg/ml、PH值為7.0，濃度為0.4M的磷酸緩沖液，經(jīng)干燥箱干燥后形成混合層4c，隨后在腔體3上覆蓋一層塑料薄膜，作為腔體蓋板5，腔體3的體積為2μl，腔體蓋板5上開有通氣孔。
參考文獻(xiàn)[1]Nobuo Shimojo，Keiichi Naka，Harumi Uenoyama，et al，Electrochemical Assay System withSingle-Use Electrode Strip for Measuring Lactate in Whole Blood，Clinical Chemistry，Vol.39，No.11，199權(quán)利要求
1.一種全血乳酸生物傳感器，包括底板(1)、電極(2)、腔體(3)、反應(yīng)層(4)、腔體蓋板(5)，反應(yīng)層(4)布置在腔體(3)內(nèi)，其特征在于電極(2)是用絲網(wǎng)印刷在底板(1)上的碳電極，電極引線(2a)是用絲網(wǎng)印刷在底板(1)上的銀引線；腔體(3)是在電極(2)周圍覆蓋塑料薄膜形成的，其上有一個(gè)與腔體相通的橫向進(jìn)樣孔，該進(jìn)樣孔是毛細(xì)孔，反應(yīng)層(4)包含羧甲基纖維素CMC(4a)，作為第二電子中介體的修飾碳鈉米管(4b)，L-乳酸氧化酶、作為第一電子中介體的試劑、穩(wěn)定劑、緩沖液組成的混合物(4c)，依次分層疊加在碳電極上，且逐層分別干燥；腔體蓋板(5)上開有一個(gè)通氣孔。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的生物傳感器，其特征在于羧甲基纖維素CMC(4a)其含量為10～40ug。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的生物傳感器，其特征在于修飾有-COOH、-OH的碳鈉米管(4b)，其含量為4～20ug。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的生物傳感器，其特征在于反應(yīng)層(4)中含L-乳酸氧化酶1～2個(gè)活力單位。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的生物傳感器，其特征在于反應(yīng)層(4)中的試劑選用鐵氰化鉀、亞甲基蘭、普魯士蘭中的一種，其含量為40～200ug。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的生物傳感器，其特征在于反應(yīng)層(4)中的穩(wěn)定劑選用海藻糖、甲殼素、絲素蛋白、牛血清白蛋白中的一種，其含量為20～80ug。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的生物傳感器，其特征在于反應(yīng)層(4c)中的緩沖液為磷酸緩沖液，其PH值為6.0～7.0，其含量為60～240ug。
全文摘要
一種全血乳酸生物傳感器，其特征是腔體(3)是在電極(2)周圍覆蓋塑料薄膜形成的，其上有一個(gè)與腔體相通的毛細(xì)孔，反應(yīng)層(4)包含羧甲基纖維素CMC(4a)，作為第二電子中介體的修飾碳鈉米管(4b)，L－乳酸氧化酶、作為第一電子中介體的試劑、穩(wěn)定劑、緩沖液組成的混合物(4c)，依次疊加在腔體內(nèi)。同現(xiàn)有技術(shù)比較，本發(fā)明具有如下突出優(yōu)點(diǎn)1)在反應(yīng)層中修飾碳鈉米管作為第二電子中介體，顯著提高L－乳酸濃度的響應(yīng)靈敏性；2)測(cè)量血液中L－乳酸含量時(shí)，加在電極上的電壓為300mv，而現(xiàn)有技術(shù)施加的電壓為0.5v；3)腔體的進(jìn)樣孔位于傳感器側(cè)翼，進(jìn)樣時(shí)手指夾持電極兩側(cè)不會(huì)引起傳感器變形，避免吸入腔體內(nèi)血液量的改變；4)本傳感器需要的血樣極少，只需2μl，而且測(cè)量時(shí)不需要對(duì)血樣進(jìn)行預(yù)處理。
文檔編號(hào)G01N27/327GK1462880SQ0312943
公開日2003年12月24日 申請(qǐng)日期2003年6月18日 優(yōu)先權(quán)日2003年6月18日
發(fā)明者陳裕泉, 吳維明, 童基均 申請(qǐng)人:浙江大學(xué)