[发明专利]一种具备抗干扰功能的生物电化学池

说明书

技术领域

本发明涉及一种具备抗干扰功能的一种具备抗干扰功能的生物电化学池。

背景技术

葡萄糖氧化酶(glucose oxidase，GOD)，1928年由Muller等发现，此后，Nekamatsu、Konelia、Yoshio等先后对其作了大量的研究并投人生产，Fiedurek和Rogalski等对酶单位的增加做了大量的研究工作，尤其对葡萄糖氧化酶的辅基一黄素腺嘌呤二核苷酸(FAD)做了深入的研究，并给出了详细的说明，目前该酶在临床检测和食品工业有广泛的用途。葡萄糖生物电化学池就是利用葡萄糖氧化酶催化氧化葡萄糖的专一性，检测各种物质中的葡萄糖含量，葡萄糖生物电化学池在生物和医学上有着极其重要的应用价值。1962年，Clark和Lyons提出将酶与电极结合，可以通过检测其酶催化反应所消耗的氧来测定葡萄糖的含量。1967年，Updike和Hicks首次研制出以铂(Pt)电极为基体的第一支葡萄糖氧化酶电极，通过检测酶反应的产物H₂O₂来测定葡萄糖含量。第一代酶生物生物电化学池是以氧为电子转移媒介体的电催化反应：

GOD_ox+葡萄糖→GOD_red+葡萄糖酸

GOD_red+O₂→GOD_ox+H₂O₂

2H₂O₂→O₂+2H₂O+2e

第一代葡萄糖氧化酶生物电化学池存在以下一些缺点：①溶解氧的变化可能影响电极响应的波动；②氧的溶解度有限，当溶解氧贫乏时，相应电流明显下降，从而影响检出限；③生物生物电化学池的响应性能受溶液中pH及温度的影响很大。

1970年Willians等试图采用分子导电介质取代氧分子进行氧化还原电子传递的尝试。他们使用铁氰化钾一亚铁氰化钾导电介质系统成功实施了血液葡萄糖的电化学测定，同时还用同一电化学系统测定了血乳酸。尽管日后这一开创性的电化学测试原理被广泛使用在公司血糖仪的开发和生产实践中。第二代酶生物生物电化学池是以人工电子转移媒介体为基础的电催化：

GOD_ox+葡萄糖→GOD_red+葡萄糖酸

GOD_red+M_ox→GOD_ox+M_red

M_red-ne→M_ox

第二代葡萄糖氧化酶生物电化学池利用了人工电子转移媒介体，其目的是为了扩大电极可测物质浓度范围及提高测定灵敏度

采用葡萄糖氧化酶技术，虽然不受麦芽糖等非葡萄糖糖类物质干扰，但却易受氧气干扰，如ICU重症病人或者其他需要吸氧的病人，由于大量吸入氧气、往往使血氧含量大大偏离正常水平。而采用葡萄糖脱氢酶(GDH-PQQ)技术则会与某些非葡萄糖的糖类如麦芽糖、半乳糖和木糖等发生反应，而导致血糖仪读数假性偏高。如果患者根据这个假性高值接受治疗，可能会造成异常的低血糖(低血糖症)、昏迷、甚至死亡。美国FDA收到的13份与GDH-PQQ血糖检测试纸相关的死亡报告，均受麦芽糖或其它非葡萄糖的糖类物质的干扰。此外，影响血糖测量血糖试纸的因素还有红细胞比积，红细胞比积过高或过低(以Hct 42％为基准点)都会影响测试结果。红细胞比积对血糖试纸测定的影响已被广泛重视，一般血糖试纸的红细胞比积使用范围在20～60％之间，但有很多糖尿病患者往往红细胞比积超出这个范围，通常会造成血糖测试假性偏高或偏低。很多婴幼儿的红细胞比积远高于这个范围而造成血糖测试值的假性偏低；一些同时患有贫血症的糖尿病患者红细胞比积又低于这个范围而造成血糖测试值的假性偏高；这两种现象都有可能会误导随后采取的用药措施而造成对病人的伤害。现行的ISO15197：2003版的标准允许在这个范围内血糖测试的结果的误差范围可以在±20％；而即将公布实施的新版的标准把允许的范围上调到±15％。另外；采用电化学酶电极方式进行血糖测试还要受到血液中电化学干扰物质的影响。美国临床诊断中心标准列出的干扰物质有16种，如表1所示。血糖试纸受干扰的程度应控制在ISO15197指定的范围以内，使测试结果尽可能少受这些干扰物质的影响。

表1美国临床诊断中心标准列出的16种电化学干扰物质