葡萄糖生物传感器的进展过程及研究成果[文献综述]

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基于纳米碳管的葡萄糖生物传感器的研究的开题报告

基于纳米碳管的葡萄糖生物传感器的研究的开题报告

基于纳米碳管的葡萄糖生物传感器的研究的开题报

一、研究背景与意义
葡萄糖作为人体的一种重要能源,能够为机体提供必要的营养物质。

然而,高血糖可以导致糖尿病等各种疾病的发生,因此对葡萄糖的监测
和控制具有重要意义。

传统的葡萄糖检测方法需要昂贵的仪器和复杂的
操作流程,对于实时监测难度较大。

基于纳米技术的葡萄糖生物传感器
可以将检测过程简化,并且具有快速、高灵敏度和高选择性的优点,因
此在医疗和健康领域有着广泛的应用前景。

本研究计划基于纳米碳管技术研究一种新型的葡萄糖生物传感器,
实现对葡萄糖的高灵敏度检测。

二、研究内容
1. 纳米碳管材料的制备
采用化学气相沉积法制备高质量的纳米碳管材料。

2. 生物传感器的制备及性能测试
将葡萄糖氧化酶通过化学修饰的方法固定在纳米碳管表面,制备葡
萄糖生物传感器。

通过电化学测试等方法对传感器的灵敏度和选择性进
行测试。

3. 优化传感器性能
针对传感器灵敏度和选择性不足等问题,进一步优化传感器性能。

三、研究进展
目前,已经实现了纳米碳管材料的制备,并开始进行生物传感器的
制备和性能测试。

预计在未来的研究中,将会进一步优化生物传感器的
性能,并开展相关应用研究。

四、结论与展望
本研究计划将基于纳米碳管技术研究一种新型的葡萄糖生物传感器,旨在实现对葡萄糖的高灵敏度检测。

本研究具有重要意义和广阔的应用
前景,有望为人类健康和医疗领域带来不小的贡献。

葡萄糖生物传感器研究概况

葡萄糖生物传感器研究概况

葡萄糖生物传感器研究概况葡萄糖是动物和植物体内碳水化合物的主要组成部分,因此葡萄糖的定量测定在生物化学、临床化学和食品分析中都占有很重要的位置。

1954年Clark的氧电极分析方法使活体组织氧分压的无损测量成为可能,由此打开了生物传感器这一研究领域。

50多年来各国科研人员对生物传感器的研究和发展使得葡萄糖传感器在食品分析、发酵控制、临床检验等诸多方面得到应用并发挥了重要的作用。

本文对葡萄糖生物传感器的分类、原理及发展概况等作一简要概述。

1.概念生物传感器是用来侦测生体内或生体外的环境化学物质或与之起特异性交互作用后产生响应的一种装置,Gronow将其定义为“使用固定化的生物分子结合换能器”[1]。

它利用生物化学和电化学反映原理,将生化反应信号转换为电信号,通过对电信号进行放大和转换,进而测量被测物质及其浓度[2],是一种集现代生物技术与先进的电子技术于一体的高科技产品。

生物传感器可用于探索揭示生命系统中信息的产生、存储、传输、加工、转换和控制等基本规律,探讨应用于人类经济活动的基本方法。

葡萄糖传感器是生物传感器领域研究最多、商品化最早的生物传感器[3],为葡萄糖氧化酶(glucose oxidase,GOD)经固化后于氧电极组成成。

这一生物传感器可在非常短的响应时间内完成对葡萄糖的测定,其线性范围为0~30mg?dL-1,能稳定使用22d,测定的相对标准偏差小于1.2。

2.分类关于葡萄糖生物传感器的分类,不同的研究方向,有不同的分类方法,主要有以下三种分类。

一是根据生物传感器中分子识别元件即敏感元件划分为:酶传感器(enzyme sensor),微生物传感器(microbial sensor),细胞传感器(original sensor),组织传感器(tis-suesensor)和免疫传感器(immunolsensor)。

二是根据生物传感器的换能器即信号转换器分类,如:生物电极(bioelectrode)传感器,半导体生物传感器(semi conduct biosensor),光生物传感器(optical biosensor),热生物传感器(calorimetric biosensor),压电晶体生物传感器(piezoelectric biosensor)等。

新型葡萄糖生物传感器的构筑、机理及应用研究

新型葡萄糖生物传感器的构筑、机理及应用研究

新型葡萄糖生物传感器的构筑、机理及应用研究【摘要】:葡萄糖是动植物体内碳水化合物的主要组成部分,葡萄糖的定量测定在临床化学、生物化学和食品分析中都占有很重要的地位,葡萄糖的分析与检测方法一直是研究的热点之一。

随着人们生活水平的提高和老年人口的增加,糖尿病发病率呈上升趋势,已成为仅次于心血管病和癌症的第三大危险疾病,其诊断和治疗已成为了医学界面临的重大课题。

因此,快速、准确、方便地检测血糖含量,从而有效地对糖尿病进行监测和治疗变得越来越重要。

之前,人们已经为葡萄糖的检测做出了很多重要的研究。

在已有检测方法中,生物传感器由于具有灵敏度高、重现性好、操作简便等优点,在各种检测方法中扮演着重要的角色。

它的工作原理是基于对固定在特定载体上的葡萄糖氧化酶(GOx)催化氧化葡萄糖时产生的过氧化氢电流的检测。

因此,葡萄糖氧化酶的固定化是传感器制备过程中最关键的步骤之一纳米材料是指在三维空间中至少有一维处于1-100纳米尺度范围或由它们作为基本单元构成的材料,是处在原子簇和宏观物体交界的过渡区域。

纳米材料具有表面效应、体积效应、量子尺寸效应和宏观量子隧道效应,并由此产生出许多特殊性质。

由于纳米材料特有的光、电、磁、催化等性能,引起了凝聚态物理界、化学界及材料科学界的科学工作者的极大关注。

因此,纳米材料在太阳能电池、催化、电子信息技术及传感器材料等方面有着深入的研究和广阔的应用前景,其中传感器是纳米材料可能利用的最有前途的领域之一。

纳米材料奇异的特性,使得生物传感器的灵敏度、检测限和响应范围等性能指标得到了很大的提升。

纳米材料为生物传感器的发展带来了新的契机,创造了更为广阔的空间。

本论文通过链接反应(ClickReaction)、聚酰胺胺(PAMAM)和聚多巴胺膜对葡萄糖氧化酶进行固定化,并利用水热法合成了树叶状CuO纳米材料、ZnO/Au复合纳米材料和纳米WO3,并将其应用于葡萄糖生物传感器的研究与应用。

通过扫描电子显微镜、透射电子显微镜、X-射线衍射光谱、电子衍射光谱和紫外可见分光光度法对合成的纳米材料形貌和组成进行表征,利用循环伏安法、交流阻抗、安培检测法等对葡萄糖的含量进行了检测和分析。

生物传感器发展研究综述

生物传感器发展研究综述

生物传感器发展研究综述生物传感器是一种能够检测生物分子、细胞、组织等生物体内物质的装置,它具有高灵敏度、高选择性、快速响应、实时监测等优点,因此在医学、环境监测、食品安全等领域得到了广泛应用。

本文将从生物传感器的发展历程、分类、应用领域等方面进行综述。

一、生物传感器的发展历程生物传感器的发展可以追溯到20世纪60年代,当时研究人员利用酶作为生物识别元件,将其固定在电极表面,通过测量电极上的电流变化来检测物质浓度。

这种传感器被称为酶电极,是生物传感器的雏形。

随着生物技术的发展,研究人员开始利用抗体、核酸等生物分子作为识别元件,开发出了一系列新型生物传感器,如免疫传感器、DNA传感器等。

二、生物传感器的分类根据识别元件的不同,生物传感器可以分为酶传感器、抗体传感器、核酸传感器等。

其中,酶传感器是最早被研究和应用的一种生物传感器,它利用酶催化反应的特性来检测物质浓度。

抗体传感器则利用抗体与抗原之间的特异性结合来检测物质,具有高灵敏度和高选择性。

核酸传感器则利用DNA或RNA的互补配对来检测目标分子,具有高灵敏度和高特异性。

三、生物传感器的应用领域生物传感器在医学、环境监测、食品安全等领域得到了广泛应用。

在医学领域,生物传感器可以用于检测血糖、血脂、肝功能等生物指标,帮助医生进行诊断和治疗。

在环境监测领域,生物传感器可以用于检测水质、空气质量等环境指标,帮助保护环境和人类健康。

在食品安全领域,生物传感器可以用于检测食品中的有害物质,如农药、重金属等,保障食品安全。

四、生物传感器的未来发展随着生物技术的不断发展,生物传感器的应用领域将会越来越广泛。

未来,生物传感器将会更加智能化、便携化、多功能化。

例如,利用人工智能技术,可以将生物传感器与智能手机等设备相结合,实现实时监测和数据分析。

此外,生物传感器还可以与纳米技术、微流控技术等结合,实现更高灵敏度、更高选择性的检测。

生物传感器是一种具有广泛应用前景的生物技术,它在医学、环境监测、食品安全等领域发挥着重要作用。

葡萄糖传感器的制备及其应用研究

葡萄糖传感器的制备及其应用研究

葡萄糖传感器的制备及其应用研究随着现代医药科技不断发展,人们对于生命健康的关注也日益升温,各种医疗设备和技术也得到了广泛的应用。

其中,葡萄糖传感器就是一种应用广泛的医疗设备。

接下来,本文将从制备、应用两个方面探究葡萄糖传感器的研究现状及其未来发展。

一、制备葡萄糖传感器的研究现状1. 葡萄糖传感器的基本原理葡萄糖传感器是一种用于检测体内葡萄糖含量的设备,其基本原理是通过选择性的反应,将体内的葡萄糖含量转化为电信号,并输出到监测器上,以达到实时检测的目的。

目前,葡萄糖传感器主要分为两种,一种是经皮植入式葡萄糖传感器,另一种是便携式葡萄糖传感器。

两种传感器在制备上的难度与复杂性都有很大的区别。

2. 制备经皮植入式葡萄糖传感器的研究现状经皮植入式葡萄糖传感器是一种特殊的葡萄糖监测设备,可以持续监测血糖水平,因此被广泛应用于糖尿病患者的管理和治疗。

制备经皮植入式葡萄糖传感器的关键在于传感器的材料选择,以及与体内组织的相容性问题。

目前,研究人员主要采用各种生物相容性强的材料,如聚乳酸酸甘油酯、聚乙烯醇等,同时在传感器表面涂覆选择性敏感材料,使其只对葡萄糖发生反应。

3. 制备便携式葡萄糖传感器的研究现状便携式葡萄糖传感器是一种可以带在身上,通过血液采集后即可进行检测的葡萄糖监测设备,被广泛应用于家庭和日常生活中的葡萄糖监测。

与经皮植入式葡萄糖传感器相比,便携式葡萄糖传感器的制备相对简单。

制备工艺主要包括对电极、传感器结构、膜层、检测系统等关键部件的组装和优化。

目前,研究人员还在探索使用柔性材料和微型化工艺,以进一步提高便携式葡萄糖传感器的性能。

二、葡萄糖传感器的应用研究1. 葡萄糖传感器在糖尿病患者管理中的应用葡萄糖传感器在糖尿病患者管理中的应用已经非常普遍。

通过实时监测血糖水平,可以及时调整药物治疗方案,从而有效控制血糖水平,减少糖尿病后遗症和糖尿病并发症的发生。

2. 葡萄糖传感器在食品生产中的应用随着人们对食品安全的日益关注,葡萄糖传感器也逐渐被应用于食品生产中。

基于葡萄糖氧化酶的葡萄糖传感器的研究进展

基于葡萄糖氧化酶的葡萄糖传感器的研究进展

基于葡萄糖氧化酶的葡萄糖传感器的研究进展刘皓1,2,乔巨涛1,2,方纾1,2,刘越峰1,2,李倩1,2(1.天津工业大学纺织科学与工程学院,天津300387;2.天津工业大学智能可穿戴电子纺织品研究所,天津300387)Research progress of glucose sensor based on GOxLIU Hao 1,2,QIAO Ju-tao 1,2,FANG Shu 1,2,LIU Yue-feng 1,2,LI Qian 1,2(1.School of Textile Science and Engineering ,Tiangong University ,Tianjin 300387,China ;2.Institute of Smart Wearable Electronic Textiles ,Tiangong University ,Tianjin 300387,China )Abstract :The glucose oxidase渊GOx冤is widely used in the research and development of glucose sensors because of its goodcatalytic effect on glucose.The GOx immobilization methods in enzyme electrode of glucose sensor and its effectson the performance of glucose sensors are reviewed.The glucose sensor is classified into minimally invasive袁im鄄plantable and non-invasive according to its continuous monitoring form.The latest research progress of glucose sensor with different monitoring form is summarized.Finally袁the development prospect of GOx -based glucosesensor in the field of flexible wearables is prospected.Key words :glucose oxidase渊GOx冤;glucose ;sensor ;fixed ;continuous glucose monitoring ;flexible wearables摘要:综述了对葡萄糖具有良好的催化效应且被广泛用于葡萄糖传感器研发当中的葡萄糖氧化酶(GOx )在葡萄糖传感器酶电极中的固定化方法,并分析其对葡萄糖传感器性能的影响;根据连续监测形式将葡萄糖传感器划分成微创式、植入式和无创式,归纳总结了采用不同监测形式的葡萄糖传感器的最新研究进展;最后,对基于GOx 的葡萄糖传感器在柔性可穿戴领域的发展前景进行了展望。

葡萄糖生物传感器的制备和应用

葡萄糖生物传感器的制备和应用

葡萄糖生物传感器的制备和应用一、实验目的学习和掌握国内外数据库查询综合运用的方法。

二、实验方法原理由于葡萄糖测定在医疗诊断、发酵工业中占有相当重要地位, 如何快速准确地测定这一问题一直是重要的研究课题,所以葡萄糖传感器是生物传感器领域研究最多、商品化最早的生物传感器。

通过图书馆馆藏数据库,掌握国内外数据库查询综合运用方法,查找与本实验相关的资料信息,初步了解生物传感器的原理,应用以及发展。

找出自己感兴趣的葡萄糖生物传感器的制备方法,设计实验方案。

三、实验步骤1、进入华南农业大学图书馆主页,点击网络数据库,如CNKI期刊、博士、硕士论文全文库等,进入检索界面。

2、分析实验题目,确定检索主题词,编写检索式。

3、查询生物传感器的原理,应用及发展。

4、查询葡萄糖生物传感器设计原理、制作步骤、性能测试指标。

5、以一种感兴趣的方法设计实验方案,写出能进行实验的报告。

四、结果处理1、生物传感器的原理:(1)生物功能物质的分子识别:生物传感器的原理以生物功能物质的分子识别为基础。

例如,酶是一种高效生物催化剂,其比一般催化剂高106~1010倍,且一般都在常温常压下进行。

此外,酶还具有高度的专一性(它只对特定物质进行选择性催化)。

酶催化反应可表示为:酶+底物酶·底物中间复合物—→产物+酶形成中间复合物是其专一性与高效率的原因所在。

由于酶分子具有一定的空间构型,只有当作用物的结构与酶的一定部位上的构型互相吻合时,它才能与酶结合进而受酶的催化。

酶的分子空间构型是它进行分子识别的基础。

图1表示酶的分子识别功能。

抗体的分子识别功能与酶类似。

细胞器、微生物及动物组织等是分子集合体,结构比较复杂,其识别功能亦复杂。

图1 酶的分子识别功能(2)生物传感器工作原理:按照受体学说,细胞的识别作用是由于嵌合于细胞膜表面的受体与外界的配位体发生了共价结合,通过细胞膜通透性的改变,诱发了一系列电化学过程。

膜反应所产生的变化再分别通过电极、半图2 生物传感器原理导体器件、热敏电阻、光电二极管或声波检测器等转换成电信号,如图2所示。

葡萄糖生物传感器的工作原理

葡萄糖生物传感器的工作原理

葡萄糖生物传感器的工作原理
葡萄糖生物传感器是一种将生物酶与电化学传感器结合而成的生物医学设备,用于定量检测血清、血浆、尿、脑脊液等样品中的葡萄糖浓度。

其工作原理主要分为三个步骤:
1. 生物酶反应:葡萄糖生物传感器中固定有葡萄糖氧化酶(GOD),将待测样品中的葡萄糖与氧同时消耗,发生如下酶促反应:
葡萄糖 + 氧→ 葡萄糖酸 + 水
2. 电子传递:在电极表面固定GOD和辅助酶(如过氧化物酶)后,加入待测样品后,样品中的葡萄糖与电极表面的GOD发生反应,产生葡萄糖酸和水,同时释放出电子。

电子通过电极传递至体外回路,产生电流信号。

3. 电流信号测量:葡萄糖生物传感器通过测量电路测量电流信号,将其转换为葡萄糖浓度,并输出至显示设备或记录设备。

通常情况下,葡萄糖生物传感器的检测范围在0.1-10mmol/L之间,可精确到0.1mmol/L以下。

总之,葡萄糖生物传感器的工作原理是将生物酶反应和电化学传感器技术相结合,通过测量电流信号来定量检测样品中的葡萄糖浓度。

其具有操作简便、快速、准确等特点,在临床医学中广泛应用于糖尿病的诊断和治疗。

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文献综述葡萄糖生物传感器的进展过程及研究成果摘要:总结了葡萄糖生物传感器研究的发展过程;阐述了第一代经典葡萄糖酶电极、第二代传递介体传感器及第三代直接传感器的原理和特性,并介绍了其它类型的葡萄糖传感器技术及产品,部分产品在医学上的应用。

最后,总结和展望了葡萄糖生物传感器研究及应用的发展趋势。

关键词:葡萄糖;生物传感器;医学领域;进展引言:葡萄糖传感器是生物传感器领域研究最多、商品化最早的生物传感器。

葡萄糖生物传感器的发展基于两个方面的技术基础:第一,葡萄糖是动物和植物体内碳水化合物的主要组成部分,葡萄糖的定量测定在生物化学、临床化学和食品分析中都占有很重要的位置,其分析方法的研究一直引起人们的关注。

特别是临床检验中对血糖分析技术的需求,促进了葡萄糖酶分析方法建立;第二,1954年,Clark建立了氧电极分析方法。

1956年又对极谱式氧电极进行了重大改进,使使活体组织氧分压的无损测量成为可能,并首次提出了氧电极与酶的电化学反应理论。

根据Clark电极理论,自20世纪60年代开始,各国科学家纷纷开始葡萄糖传感器的研究。

经过近半个世纪的努力,葡萄糖传感器的研究和应用已有了很大的发展,在食品分析、发酵控制、临床检验等方面发挥着重要的作用[1]。

1 经典葡萄糖酶电极1962年,Clark和Lyon发表了第一篇关于酶电极的论文[2]。

1967年Updik和Hicks首次研制出以铂电极为基体的葡萄糖氧化酶(GOD)电极。

用于定量检测血清中的葡萄糖含量[3]。

这标志着第一代生物传感器的诞生。

该方法中葡萄糖氧化酶固定在透析膜和氧穿透膜中间,形成一个“三明治”的结构,再将此结构附着在铂电极的表面。

在施加一定电位的条件下,通过检测氧气的减少量来确定葡萄糖的含量。

由于大气中氧气分压的变化,会导致溶液中溶解氧浓度的变化,从而影响测定的准确性[4]。

为了避免氧干扰,1970年,Clark对其设计的装置进行改进后,可以较准确地测定H 2O2的产生量,从而间接测定葡萄糖的含量[5]。

此后,许多研究者采用过氧化氢电极作为基础电极,其优点是,葡萄糖浓度与产生的H2O2有当量关系,不受血液中氧浓度变化的影响。

早期的H2O2电极属于开放型,即铂电极直接与样品溶液接触,干扰比较大。

现在的商品化都是隔膜型(Clark)型,即通过一层选择性气透膜(聚乙烯膜获tefion膜)将电极与外溶液隔开。

这样在用于生物样品测定时,可以阻止抗坏血酸、谷胱甘肽、尿素等许多还原性物质的干扰。

同时,葡萄糖氧化酶的固定化技术也逐步发展和完善,这些研究包括聚乙烯碳酸酯膜和多孔膜包埋法、重氮化法、牛血清蛋白(BSA)-多聚甲醛膜法、牛血清白蛋白-戊二醛交联法等。

1972年,Guilbault在铂电极上覆盖一层掺有葡萄糖氧化酶的选择性膜,保存10个月后相应电极上响应的稳定电流只减少了0.1%,从而制得具有较高稳定性和测量准确性的葡萄糖生物传感器[6]。

这一技术被美国Yellow Spring Instrument(YSI)公司采用,于1975年首次研制出全球第一个商业用途的葡萄糖传感器。

目前,葡萄糖酶电极测定仪已经有各种型号商品,并在许多国家普遍应用。

我国第一台葡萄糖生物传感器于1986年研制成功,商品化产品主要有SBA葡萄糖生物传感器[7]。

该传感器选用固定化葡萄糖氧化酶与过氧化氢电极构成酶电极葡萄糖生物传感分析仪,每次进样两25uL,进样后20s可测出样品中葡萄糖含量,在10~1000mg/L范围内具良好的线性关系,连续测定20次的变异系数小于2%。

2 介体葡萄糖酶电极在葡萄糖氧化酶电极中引入化学介体(chemical mediator)取代O2/H2O2,作用是把葡萄糖氧化酶氧化,使之再生后循环使用,而电子传递介体本身被还原,又在电极上被氧化。

利用电子传递介体后,既不涉及O2,也不涉及H2O2,而是利用具有较低氧化电位的传递介体在电极上产生的氧化电流,在测定葡萄糖时,可以避免其他电活性物质的干扰,提高了测定的灵敏度和准确性。

Cass等[8]将GOD固定在石墨电极(graphite electrode)上,以水不溶性二茂铁单竣酸为介体。

在电极对葡萄糖的响应过程中,二茂铁离子作为GOD的氧化剂,并在酶反应与电极过程之间迅速传递电子。

将二茂铁修饰硅氧烷聚合物与葡萄糖氧化酶混合,由此制成的传感器性能更稳定、电子传递速率较高[9]。

常用的电子媒介体包括二茂铁及其衍生物、有机染料、醌及其衍生物、四硫富瓦烯(TIF)、四氰基奎诺二甲烷(TCNQ)、富勒烯和导电有机盐等[10]。

但这些有机低分子媒介体化合物容易从酶层中扩散出来进入底物溶液中,造成传感器的稳定性较差,从而限制了生物传感器的使用范围。

解决这个问题的方法之一是使用高分子媒介体化合物,如变价过渡金属离子型和有机氧化还原型等氧化还原聚合物[11]。

Paul等将二茂铁及1,1ˊ-二甲基二茂铁通过化学键连接到不溶性的硅氧烷聚合物的主链上,用作葡萄糖酶传感器的电子媒介体。

这种高分子媒介体能够有效地降低传感器的工作电位,并且能够消除来自其他电活性物质的干扰。

制成的传感器的突出优点是响应速度快,电流达到稳态值的时间不足10s。

朱邦尚等选用B-环糊精与戊二醛缩合成的B-环糊精聚合物(B-CDP)为主体,电媒介体,1’2-二甲基二茂铁为客体,形成稳定的主客体包络物。

用牛血清白蛋白/戊二醛交联法,把葡萄糖氧化酶和主客体包络物固定到电极上,传感器的稳定性和使用寿命显著提高。

采用铂丝电极经铂化处理制备的杂聚吡咯/GOD膜,葡萄糖酶电极稳定性良好,间断测定3 个月,灵敏度仍达原来的70%左右[12]。

3 直接葡萄糖酶电极第三代生物传感器就是在无媒介体存在下,利用酶与电极间的直接电子传递设计制作葡萄糖传感器。

与经典酶电极和介体酶电极相比,既不需要氧分子,也不需要化学介体分子作为电机受体,通常也不需要固定化载体,而是将酶共价键合到化学修饰电极上,或将酶固定到多孔电聚合物修饰电极上,使酶氧化还原活性中心与电极接近,直接电子传递就能够相对容易地进行,从而使电极的响应速度更快、灵敏度更高,真正实现酶的专一和高效催化。

通常采用的固定化酶材料有有机导电聚合物膜、有机导电复合材料膜、金属纳米颗粒或金属和非金属纳米颗粒等[13]。

1992年,koopal等将聚吡咯(PPY)微管用于固定化GOD。

其方法是通过模板合成法,将吡咯聚合在金属电极刻蚀膜上,接着,让GOD牢固地吸附在聚吡咯微管内构成GOD/PPY 传感器。

所用的径迹刻蚀膜通常由聚酯和聚碳酸酯构成,GOD在微管内保持生物活性。

由于聚吡咯、聚噻吩等共轭的聚合导电物质能在径迹刻蚀膜孔中形成微管,有人认为这种结构能把酶氧化还原活性中心与电极连接起来,由此制成的生物传感器具有选择性好、灵敏度高的特点。

Koopal等把这一方法进一步改进,采用均匀的乳胶微粒作为聚吡咯和酶固定时所依附的多孔基体材料,由此制成的葡萄糖生物传感器对葡萄糖测定的线性响应范围为1~60mmol/L。

张国林等采用乙基纤维素和乙炔黑导电复合材料制备固定化葡萄糖酶电极。

结果表明:用环己烷洗去石蜡的导电复合材料/葡萄糖氧化酶生物传感器具有粒状结构,有利于酶催化反应。

利用普鲁士蓝(PB)膜修饰的铂盘葡萄糖电极能有效消除抗坏血酸、尿酸的干扰[14]。

基于金纳米粒子修饰的葡萄糖酶电极已有大量的研究报道。

这主要是因为金纳米的良好的导电性、生物相容性、小尺寸效应以及量子尺寸效应、量子隧道效应等,使得纳米微粒呈现出许多奇异的物理、化学性质,从而大大减小了电子在给体与受体之间的距离,提高了电极与电子之间的传递速率[15]。

蔡新霞等将锇氧化还原聚合物与辣根过氧化酶共价交联修饰薄膜金电极,使用戊二醛交联固定葡萄糖氧化酶制得葡萄糖传感器。

该传感器在-0.1V(vs.Ag︱AgCl)电位下,背景电流小于1nA,检出限为1uM,小于400uM范围内灵敏度为2900(uM/umol/L)(相关系数R=0.998),实现了低浓度葡萄糖的测定,为发展高灵敏度、低检测限、高稳定性的无创血糖检测传感器奠定了基础。

4 其它葡萄糖传感器随着传感器技术的发展,不同的加工方法及换能器用于生物传感器的制备,由此产生了各种类型的葡萄糖传感器。

4.1 生物燃料电池生物燃料电池根据生物催化剂直接把化学能转化为电能的特性来设计的一种生物传感器。

按采用催化剂的不同,可分为微生物燃料电池和酶生物燃料电池。

近年来,有关的研究进展主要是酶修饰电极的生物燃料电池[16],如Mano等设计的一种微型酶生物燃料电池,该电池有两根涂有生物催化剂的碳纤维,其中阳极为葡萄糖氧化酶GOD。

将碳纤维直接插入葡萄糖溶液时,工作电压为0.52V,输出功率为2.4uW。

4.2 酶热敏电阻热生物传感器(thermal biosensor或calorimetric biosensor)是根据酶促反应热释放量的变化来检测底物,换能器采用高灵敏度酶热敏电阻。

如用己糖激酶热敏电阻传感器测定葡萄糖,分析精度和工作寿命符合临床要求。

Amine等报道了一种微型化的热流动注射分析生物传感器,该传感器与微透析探针偶联,能够连续测定皮下葡萄糖。

传感器的响应可以保持24h恒定。

响应时间为85s,测定能力为42次/h。

4.3 光传感器20世纪80年代开始出现以光学信号为检测指标的生物传感器,形成了光纤生物传感器(fiber optical biosensor)。

如在鲁米诺(Luminol)发光系统中,葡萄糖氧化酶固定在碳糊电极上,制成光导纤维电化学发光葡萄糖生物传感器。

传感器的信号响应在10s内达到发光强度峰值。

葡萄糖浓度在1.0×10-5~2.0×10-2mol/L范围内与发光强度呈线性关系,检出限为6.4×10-6mol/L,可应用于市售饮料中葡萄糖的测定[17]。

4.4 微型酶电极20世纪90年代,微机械、微加工技术的迅速发展为微型生物传感器化提供了极其坚实的技术基础,各种微电极的研究与应用取得了许多进展[18]。

如采用与IC兼容的硅作为基底材料,利用MEMS加工工艺,采用硅腐蚀及SU8微反应池方法制成了新型微电极传感器。

与传统的电流型传感器相比,该传感器有较小的敏感面积(1mm×1mm),较低的检测下限(1×10-4mol/L),较宽的检测范围(1×10-4~1×10-2mol/L),较好的重现性与稳定性,以及易于与处理电路集成等优点。

4.5 微生物传感器利用微生物细胞代谢过程中产生大量酶的特点,选择能够大量生成葡萄糖氧化酶的微生物细胞。

将其固定在某种载体上而制成的细胞传感器不仅具有酶传感器的所有优点。

同时也克服了酶传感器的缺点,使用寿命长、性质稳定、成本低、易于保存等。

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