[实用新型]乙酰胆碱酯酶光纤生物传感器

说明书

一、技术领域

本实用新型涉及一种用于检测周围神经束性质的传感器，特别是一种乙酰胆碱酯酶光纤生物传感器。

二、背景技术

在现有技术中，对神经束性质进行判断的方式主要有以下几种：

1.解剖方式：对神经干内的神经束的定位图谱进行研究，很多学者已将周围神经(如正中神经、桡神经、尺桡神经干、坐骨神经干等)分别进行了分析，观察了神经干的位置、形态、束数，测量其大小，绘制了神经断面的神经束局部定位图，但在临床中，往往因神经损伤后两断端易发生扭曲，改变了原有的正常解剖位置，故临床应用受到限制。

2.电刺激法：通过电刺激神经束所产生的反应来鉴别，若电刺激出现肌肉收缩则为运动束，而感觉束则无反应。但此法需保持病人清醒，且限于新鲜损伤，个体差异大，而且刺激引起肌肉收缩是神经传导结果还是电流扩散所致，不能区分。故临床应用价值不大。

3.放射生物化学法：用放射性同位素标记酶的底物，再根据酶反应所产生的放射性产物来测定酶的活性，推测神经束的性质，但此法涉及同位素技术，设备要求高，且放射物质对患者及术者都有损害，故实用性不大。

4.酶组织化学法：根据运动束与感觉束中某些生物活性物质的含量差别，作为鉴别运动束与感觉束的标准，如运动束神经纤维中乙酰胆碱酯酶活性远高于感觉束，因此以乙酰胆碱酯酶活性为标准鉴别运动束与感觉束的方法得到广泛认可。目前检测乙酰胆碱酯酶主要为酶组织化学染色法，根据反应形成亚铁氰化铜(一种棕色沉淀)出现于酶活性部位，运动纤维呈强阳性，感觉纤维大部分呈阴性，少部分呈弱阳性的原理，对神经束性质进行判定。但此法存在问题是：(1)染色时间长(约50分钟)，过程复杂；(2)需切取两断端神经片断，不能进行原位染色。故临床应用也受到一定限制。

5.免疫组化法：利用特异性抗原抗体反应，观察研究组织细胞特定抗原(或抗体)的定位和定量技术，发现了感觉神经元的特异蛋白，并以该蛋白作为抗原制备了单克隆抗体，通过免疫染色来鉴别感觉纤维，其特点是特异性高，对人体无毒，染色时间较以往方法缩短，需25至30分钟。但这种方法现阶段仍需要切取组织片段，且存在染色特异性与时间问题，时间过短染色不深，过长则其它组织亦染上色，临床医生难以控制，且操作比较复杂，实用性不够。

6.化学传感器：针对以往方法的不足，本申请人自98年起，进行了新的探索，与同济医大生物医学工程教研室合作，将生物传感技术应用到周围神经运动束与感觉束的鉴别，利用生物传感器灵敏、快速、准确、特异性强的特点，制成了可以检测乙酰胆碱酯酶活性的化学生物传感器。该传感器可以检测每根神经束上乙酰胆碱酯酶的活性，原理是传感针上固定的乙酰胆碱与乙酰胆碱酯酶起反应，反应过程中有电位和pH改变，传感针通过记录电位与pH值变化，反映出乙酰胆碱酯酶的活性高低，活性高的神经束为运动束，反之则为感觉束。整个反应过程为数十秒至3分钟，较以往方法大大缩短了时间，使用方便，并可单根神经束原位检测，成功实现了原位检测，满足了临床要求并减少了误差及干扰。通过动物实验取得了较好的效果。但此方法存在的问题是传感针每检测一束后须更换，不能重复使用，每检测一根神经束仍需几分钟，时间还稍嫌长。故此传感器仍需改进才能适用于临床。

三、发明内容

1、发明目的：本实用新型的目的是从周围神经运动束与感觉束中的乙酰胆碱酯酶(AchE)含量的差别入手，提供一种可快速检测AchE的光纤生物传感系统、快速鉴别出周围神经运动束与感觉束，实现运动束对运动束、感觉束对感觉束正确缝合的光纤生物传感器。

2、技术方案：为实现上述目的，本实用新型所述的乙酰胆碱酯酶光纤生物传感器，它包括光纤和传感膜，传感膜是由具有生物相容性的高分子膜、胆碱氧化酶和氧指示剂组合而成的复合膜，传感膜通过共价结合或物理吸附方式固定到光纤的光纤头表面。所述的光纤为“Y”型。所述的传感膜有三种结构型式，其一是由吸附有氧指示剂的高分子膜、胆碱氧化酶和高分子膜依次复合而成，其二是由吸附有氧指示剂的高分子膜与固定有胆碱氧化酶的高分子膜复合而成，其三是由将氧指示剂、胆碱氧化酶混合在高分子膜的溶液中后凝固所形成的单层膜。

本实用新型的工作原理是：在神经束内和传感膜内存在下列化学反应：