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，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傳感器，到20世紀70年代不斷有新的生物傳感器被研制出來，已有大量關(guān)于固定酶的文獻報道。酶生物傳感器對醫(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傳感器。葡萄糖是人體代謝的重要產(chǎn)物之一，許多疾病與血液中葡萄糖的含量有關(guān)，測定人體血清中葡萄糖的濃度，對于低血糖、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。而尿酸酶傳感器也可以為測定心血管病、腎病、腫瘤等方面提供科學(xué)準確的依據(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、又具有明顯的實用價值。
有關(guān)傳感器的報道很多，一般是在較正的電勢下檢測酶催化反應(yīng)的產(chǎn)物——過氧化氫，間接測定底物的濃度。由于樣品中往往有多種共存物，這些共存物常常對測定有干擾。例如，人體血液是多種無機物和有機物的共存體，在用葡萄糖氧化酶電極或尿酸氧化酶電極測定血液中葡萄糖或尿酸含量時，其它物質(zhì)會對測量造成干擾，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工作電極上加上相同的電位，兩個工作電極的電流差值通過電流減法器測定。由于兩個電極的聚吡咯膜在完全相同的條件下制得，當溶液中只有干擾物存在時，干擾物在這兩個工作電極上產(chǎn)生的干擾電流完全一樣，因此，測得的電流差值為零。當溶液中底物和干擾物共存時，含酶的電極測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，而不含酶的電極測得的電流只是干擾物的響應(yīng)電流，此時雙工作電極測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)、有效地消除多種無機物和有機物的共存體對測量的干擾。
使用本發(fā)明設(shè)計的葡萄糖傳感器，可以對血糖進行監(jiān)測，該電極使用安全，無毒，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)電流和電勢的關(guān)系圖。
下面結(jié)合附圖，詳細介紹本發(fā)明設(shè)計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聚吡咯膜-葡萄糖氧化酶電極(工作電極W1)，一個聚吡咯膜電極(工作電極W2)，一個鉑片電極(輔助電極C)和一個飽和甘汞電極(參比電極R)。
具體實施例方式
如圖1所示，在本發(fā)明設(shè)計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工作電極上加上相同的電位。兩個工作電極的電流差值通過電流減法器測定。由于兩個電極的聚吡咯膜在完全相同的條件下制得，當溶液中只有干擾物存在時，干擾物在這兩個工作電極上產(chǎn)生的干擾電流完全一樣，因此，測得的電流差值為零。當溶液中底物和干擾物共存時，含酶的電極測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，而不含酶的電極測得的電流只是干擾物的響應(yīng)電流，此時雙工作電極測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)測定響應(yīng)電流和電勢的關(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定，曲線4中的響應(yīng)電流由雙工作電極體系測定。所有的數(shù)據(jù)都至少重復(fù)測3次，且相對誤差小于2％。曲線1和曲線2的響應(yīng)電流的差值即為對應(yīng)電勢下曲線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。
為了進一步說明此電極的抗干擾能力，分別測定葡萄糖的濃度為1.0mmol dm-3、干擾電活性物質(zhì)(如谷胱甘肽，1-半胱氨酸，對乙酰氨基酚和尿酸)為正常生理水平條件下對葡萄糖測定的干擾。
結(jié)果如下表所示在此測定條件下，它們對測定葡萄糖的響應(yīng)電流的干擾能有效消除。盡管在實際樣品中，由于雜質(zhì)的增加，干擾也可能上升，由這個實驗可以預(yù)測，雙電極體系能消除這些干擾。
Table 1電化學(xué)活性干擾物對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)、有效地消除多種無機物和有機物的共存體對測量的干擾。
文檔編號G01N33/48GK1815215SQ20061003860
公開日2006年8月9日 申請日期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 申請人:揚州大學(xué)