[发明专利]一种脱氢酶型电化学生物传感器制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种电化学生物传感器的制备方法，尤其涉及脱氢酶型生物传感器的制备方法。

背景技术

随着社会发展的日新月异和人们生活水平的显著提高，传统的临床检验模式，由于存在：标本从采集到检测前缺乏有效的分析前质量控制，标本检测周期较长，对仪器的依赖程度较高等不足，已然不能满足人们越来越高涨的健康评估需求。随着科技的突飞猛进，POCT(Point of Care Test)产业焕发出了新生的活力。由于具有检测快速、操作简单易学、检测成本低廉的突出优点，POCT在临床检验效能中所占的比重越来越大。近年来，POCT领域中的一个重要分支，电化学生物传感器，作为一种现场定量检测标本的新技术，能够有效地弥补干化学试纸条和金标条只能定性、不能定量的不足，因而受到了国内外科技工作者的广泛关注。

电化学生物传感器的基本原理是将生物识别层修饰到工作电极的表面，通过生物识别层与样本中的底物发生特异性氧化还原反应，从而产生可检测的电化学信号，直接或间接反映待测底物的浓度。

脱氢酶系统是生物体内重要的新陈代谢系统，约有300种脱氢酶参与生命的运作。通过脱氢酶与特异的底物发生氧化还原反应，我们可以定量评估该特异的底物在体内的分布和代谢情况，进而直观地了解生命健康状况。反应模型以如下方程式表示：

比如，基于葡萄糖脱氢酶检测血糖含量，用于诊断糖尿病及评估治疗效果；又如，基于乳酸脱氢酶检测血乳酸含量，用于评估患者缺氧情况，便于医师采取有效地治疗措施。在脱氢酶系统中，氧化还原反应需要氧化型辅酶NAD⁺或NADP⁺的参与，生成还原型辅酶NADH或NADPH。研究发现，还原型辅酶NADH或NADPH是电活性物质，在一定的激发电压下，可氧化产生电流，此现象为脱氢酶型电化学生物传感器的研发奠定了理论基础。

然而，电化学生物传感器检测NADH或NADPH，面临着一些难点：(1)在电极表面直接氧化NADH或NADPH的过电位较高，导致电极容易因吸附反应产物而钝化和受到其他电活性物质(比如，抗坏血酸、尿酸、儿茶酚胺、多巴胺以及一些药物分子)的干扰，检测结果的准确性难以保证；(2)制备的传感器检测NADH或NADPH的灵敏度不高，导致传感器对目标物的检测敏感度不够，难以识别低浓度的目标分子；(3)目前，文献中报道的关于脱氢酶型传感器的制备方法往往包括多步修饰(Talanta.2012，99：697-702；Sensors.2010，10：748-764；Analytical Biochemistry.2012，425：36-42)，或者是辅酶未预先修饰到电极表面(Electroanalysis.2010，22：1707-1716；Biosensors and Bioelectronics.2012，33：100-105)，而是作为试剂与待测标本混合后才用于检测。虽然这些方法能够一定程度上提高传感器的性能，但也导致所制备的生物传感器未能充分体现检测快速，操作简单、现场检测的优点。