專利名稱：全血葡萄糖生物傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種生物傳感器，特別涉及一種全血葡萄糖生物傳感器。
背景技術(shù)：
全血葡萄糖生物傳感器是一利用生物分子作為敏感元件來快速、準(zhǔn)確、方便地測量血液等液體中葡萄糖含量的生物傳感器，應(yīng)用這種傳感器測量人體血液中葡萄糖含量用于揭示糖尿病的嚴(yán)重程度，用于指導(dǎo)糖尿病患者正確服用降糖藥物和監(jiān)控血糖水平；用于測量運(yùn)動員葡萄糖的濃度，可以科學(xué)地控制運(yùn)動員訓(xùn)練強(qiáng)度，達(dá)到最佳訓(xùn)練效果。
中國專利99249332.3中，提出了一種葡萄糖氧化酶的固定新方法，使用納米二氧化鈦膏狀物固定葡萄糖氧化酶，并作電子中間體，該發(fā)明可多次使用，但沒有就多次使用過程中酶活的保持、酶體脫落的問題提出解決方案；二氧化鈦在此處的使用并不是因其電子傳遞效果而是更多的關(guān)注了它對酶體的粘附固定作用，單就電子中間體而言，不比鐵氰化鉀優(yōu)良，解決不了電極靈敏度不夠，準(zhǔn)確性不高的問題。中國專利CN1219676A介紹了一種一次性雙電子中介體雙酶生物傳感器，用來檢測血液中的膽固醇、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
一種全血葡萄糖生物傳感器，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，葡萄糖氧化酶、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中含葡萄糖氧化酶1～2個活力單位；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，從而顯著提高葡萄糖濃度的響應(yīng)靈敏性；2)同時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，有利于酶的長期保存和穩(wěn)定性；4)應(yīng)用本傳感器測量血液中葡萄糖含量時，加在電極上的電壓為300mv；5)腔體的進(jìn)樣孔位于傳感器側(cè)翼，進(jìn)樣時手指夾持電極兩側(cè)不會引起傳感器變形，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，而且測量時不需要對血樣進(jìn)行預(yù)處理。


圖1為全血葡萄糖生物傳感器的結(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為本傳感器對血液中葡萄糖含量的電流響應(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1一種全血葡萄糖生物傳感器，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，成分為葡萄糖氧化酶500個活力單位/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2一種全血葡萄糖生物傳感器，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，成分為葡萄糖氧化酶1000個活力單位/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。
權(quán)利要求
1.一種全血葡萄糖生物傳感器，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)，葡萄糖氧化酶、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)中含葡萄糖氧化酶1～2個活力單位。
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
一種全血葡萄糖生物傳感器，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)，作為電子第二中介體的修飾碳鈉米管(4b)，葡萄糖氧化酶、作為電子第一中介體的試劑、穩(wěn)定劑、緩沖液組成的混合液(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)層中添加修飾碳鈉米管作為第二電子中介體，顯著提高葡萄糖濃度的響應(yīng)靈敏性；2)測量血液中葡萄糖含量時，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)樣時手指夾持電極兩側(cè)不會引起傳感器變形，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，而且測量時不需要對血樣進(jìn)行預(yù)處理。
文檔編號G01N27/327GK1462881SQ0312943
公開日2003年12月24日 申請日期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, 胡貴權(quán), 管文軍 申請人:浙江大學(xué)