[发明专利]一种电位型葡萄糖识别元件及其检测葡萄糖的方法

说明书

技术领域

本发明属于葡萄糖分析测试技术领域，具体涉及一种高选择性的、无酶的电位型葡萄糖识别元件及其检测葡萄糖的方法。

背景技术

糖类在人体的生命活动中具有重要的生理意义，血液中不正常的糖类含量与代谢紊乱有紧密的关系，因而血糖水平常作为疾病如糖尿病、心脑血管疾病及肥胖症的标志。同时，血糖也是术后临床护理中经常检测的项目，非常需要一种简便易行的检测方法。传统的糖类检测方法如血糖仪一般需要借助于葡萄糖氧化酶，虽然这类传感器通常具有较好的选择性及灵敏度，但是由于葡萄糖氧化酶的不稳定性，极易受环境条件如温度、pH等的影响，所以这类传感器稳定性较差。发展一种无酶的葡萄糖传感器将有助于改善这一现状。

硼酸可以与顺式二醇形成环状的硼酸酯，利用这个性质，硼酸可以作为识别元件用于构建糖的无酶传感器。近几十年已经有很多基于硼酸的葡萄糖传感器被报道出来，这类传感器除了使用硼酸基团作为葡萄糖的识别元件，还需要另一个基团来报告识别过程；同时信号读出多需要复杂的光学设备，操作较繁琐。利用硼酸基因作为识别元件，发展一种简便的葡萄糖传感器依然是一个挑战。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高选择性的、无酶的电位型葡萄糖识别元件及其检测葡萄糖的方法。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种电位型葡萄糖传感器，传感器为以所述含有双硼酸基团的硼酸衍生物作为识别元件，以季铵盐掺杂的聚合物作为膜电极。

所述识别元件在季铵盐掺杂的聚合物膜电极上引起阴离子电位响应，识别元件中双硼酸基团与葡萄糖发生寡聚作用，引起电位的变化，进而定性/定量的检测葡萄糖。

所述识别元件为无机硼酸、有机硼酸或硼酸衍生物。

所述硼酸衍生物为含有两个硼酸基因的亲脂性硼酸衍生物。

所述含有两个硼酸基因的亲脂性硼酸衍生物为4,4'-联苯二硼酸、4,4'-苯二硼酸、9,9-二辛基芴-2,7-二硼酸、9,9-二己基芴-2,7-二硼酸、9,9-双十二烷基芴-2,7-二硼酸或[9,9-双(2-乙基己基)-9H-芴-2,7-二基]二硼酸。

所述聚合物膜电极由膜基体、增塑剂及阴离子交换剂构成；膜基体为聚氯乙烯、聚氨酯、硅橡胶、醋酸纤维、聚丙烯酰胺或聚甲基丙烯酸-甲基丙烯酸二甲氨基乙酯；增塑剂为邻硝基苯辛醚、邻苯二甲酸二辛酯、邻苯二甲酸二丁酯、邻苯二甲酸二异丁酯、己二酸二辛酯或癸二酸二辛酯；阴离子交换剂为三十二烷基一甲基氯化铵、四十二烷基氯化铵、三十二烷基一甲基溴化铵或四十二烷基溴化铵。

一种电位型葡萄糖传感器的应用，利用识别元件在聚合物膜电极上引起阴离子的电位响应，进而定性/定量的检测葡萄糖。

检测过程包括以下步骤：

(1)在pH为7.4的PBS缓冲溶液中加入50μM的识别元件，记录电位值至电位稳定；

(2)向上述溶液中加入不同浓度的葡萄糖溶液，记录电位的变化情况，绘制标准工作曲线；

(3)根据不同浓度葡萄糖的电位响应值，计算葡萄糖的浓度值。

几种具体识别元件的结构式如下：

本发明检测原理：利用硼酸基团与顺式二醇的共价结合作用，含有两个硼酸基团的硼酸衍生物识别元件可以和含有两个顺式二醇基团的葡萄糖形成环状和线性的寡聚硼酸酯，其它单糖如果糖及半乳糖等只含有一个顺式二醇基团，因而不能形成寡聚物。利用硼酸与葡萄糖反应前后的电位变化，即可实现葡萄糖的高选择性检测。

本发明所具有的优点：本发明通过选择合适的双硼酸作为识别元件，利用硼酸与葡萄糖的寡聚反应，降低了葡萄糖识别体的设计难度，同时提高了检测的选择性；利用硼酸基团本身的电位响应，本发明不需要借助于其它信号报告分子或基团，简化了传感器设计。与传统的检测方法相比，本发明不需要进行复杂的识别元件，同时操作简便，可以实现葡萄糖的高选择性无酶电位检测。

附图说明

图1为本发明的检测原理。

图2为本发明实施例提供的以4,4'-苯二硼酸为识别元件检测葡萄糖的电位曲线。

图3为本发明实施例提供的以4,4'-联苯二硼酸为识别元件检测葡萄糖的电位曲线。

图4为本发明实施例提供的以4,4'-联苯二硼酸为识别元件检测葡萄糖的标准工作曲线。

具体实施方式

实施例1

本发明以4,4'-苯二硼酸为识别元件检测葡萄糖为例。其操作步骤如下：

(1)聚合物膜电极的制备