[发明专利]一种无酶的电位型葡萄糖传感器及其检测方法

说明书

技术领域

本发明属于生化分析测试技术领域，具体涉及一种高选择性的、无酶的电位型葡萄糖传感器及其检测方法。

背景技术

糖类在人体的生命活动中具有重要的生理意义，异常的血糖类浓度常被作为代谢紊乱的标志，因而血糖的检测具有重要的意义。在临床分析及实际操作中，血糖检测一般借助血糖仪完成。血糖仪利用葡萄糖氧化酶识别并催化氧化葡萄糖产生电活性过氧化氢，使用小型化的电极检测过氧化氢的氧化还原电流即间接实现了葡萄糖的检测。虽然这类传感器通常具有较好的选择性及灵敏度，但是由于酶易变性(极易受环境条件如温度、pH等的影响)，这类传感器的稳定性较差。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葡萄糖的无酶型传感器。近年来发展了很多基于硼酸的葡萄糖传感器，这类传感器除了使用硼酸的衍生物作为葡萄糖的识别分子外，通常还需要一个报告分子来传导识别过程；虽然有些传感器不需要这类报告分子，但是其所使用的谱学信号读出手段多需要借助于复杂的光学设备，因而操作繁琐、成本较高，不适于葡萄糖的简单、快速检测。发展一种简易、快速的无酶型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简单、快速的无酶电位型葡萄糖传感器及其检测方法。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种无酶的电位型葡萄糖传感器，

使用含有两个硼酸基团的硼酸衍生物作为葡萄糖的识别分子，以季铵盐掺杂的聚合物作为电极；

所述硼酸衍生物为[亚甲基-二(3,1-苯氨基甲基-2,1-苯基)]二硼酸、[亚甲基-二(丙氨基甲基-2,1-苯基)]二硼酸或亚甲基-二(9,10-蒽甲氨基甲基-2,1-苯基)]二硼酸。

上述衍生物可按下述参考文献1-5中的记载制备获得。

利用识别分子的硼酸基团在阴离子交换剂掺杂的聚合物膜上引起的阴离子电位响应，识别分子中两个硼酸基团在空间位置上和葡萄糖的两对顺式二醇结构匹配，其与葡萄糖形成1:1的共价结合产物；指示硼酸衍生物与葡萄糖的分子识别过程，进而实现葡萄糖的电位检测。

所述电位型葡萄糖传感器需由聚合物膜电极传导电位信号，聚合物膜电极由三部分构成：膜基体、增塑剂及阴离子交换剂；膜基体可以为聚氯乙烯、聚氨酯、硅橡胶、醋酸纤维、聚丙烯酰胺、聚甲基丙烯酸-甲基丙烯酸二甲氨基乙酯；增塑剂可以为邻硝基苯辛醚、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、癸二酸二辛酯；阴离子交换剂可以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、四十二烷基溴化铵。

一种无酶的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。

所述检测过程为：

(1)以聚合物膜电极为工作电极、饱和甘汞电极为参比电极进行电位检测；

(2)记录工作电极在pH为8.0的50mM磷酸缓冲溶液中的初始电位值，向该溶液中加入10^-5M的硼酸衍生物，记录电位值至电位稳定；

(3)向上述溶液中分别加入葡萄糖溶液储备液，使溶液中的葡萄糖浓度分别为10^-3、10^-2.5、10^-2、10^-1.5及10^-1M，记录电位的变化情况；

(4)以不同浓度葡萄糖产生的电位信号变化值为纵坐标，葡萄糖浓度为横坐标绘制标准工作曲线；

(5)按照(1)-(3)的步骤对实际样品进行测试，根据标准工作曲线计算样品中葡萄糖的浓度值。

本发明所具有的优点：本发明所使用含有两个硼酸基团的硼酸衍生物和葡萄糖形成1+1的复合物，实现对葡萄糖的选择性识别及检测，其结合能力高于对其结构类似物的结合能力，保证了对葡萄糖检测的高选择性；硼酸基团可以在阴离子交换剂掺杂的聚合物膜上产生阴离子电位响应，因而可以直接用于指示葡萄糖的浓度，大大简化了分析测试的过程及步骤、减少了所用试剂的种类；聚合物膜电位型传感技术不需要依赖复杂的仪器设备，同时电极制作简单、成本低廉、易于小型化，非常适合于临床及日常应用。

附图说明

图1为本发明的检测原理图。

图2为[亚甲基-二(3,1-苯氨基甲基-2,1-苯基)]二硼酸的核磁谱图。