[发明专利]一种高活性葡萄糖氧化酶的固定方法

说明书

本发明公开了一种高活性葡萄糖氧化酶的固定方法，将葡萄糖氧化酶加入到含有硅烷偶联剂的水溶性光敏树脂单体溶液中，通过光聚合将酶包埋在固化后光敏树脂的网状结构中。通过在水溶性光敏树脂中加入硅烷偶联剂，能大大增加固化后树脂膜的透氧率，从而有效提高固定化葡萄糖氧化酶的活性。本发明方法步骤简单，所使用的试剂具有良好的生物相容性，并且所制得的传感器对葡萄糖有良好的检测效果和快的响应速度。

技术领域

本发明涉及一种高活性葡萄糖氧化酶的固定方法，属于固化酶技术领域。

背景技术

糖尿病是一种因体内胰岛素分泌缺陷或组织细胞的胰岛素抵抗引起的高血糖为特征的代谢性疾病。糖尿病的主要临床表现为“三多一少”，即多饮、多尿、多食和体重下降。糖尿病可以引起多种并发症。急性并发症有低血糖症、酮症酸中毒、非酮高渗性昏迷等。慢性的长期并发症包括心血管疾病、慢性肾衰竭、视网膜病变、神经病变、微血管病变及糖尿病足等。引起慢性并发症的主要原因是长期血糖过高。如果对糖尿病患者进行早期的诊断和治疗，有效控制血糖浓度并结合良好的生活习惯，可以有效地降低并发症的危险。因此研究开发简便快捷又测量准确的葡萄糖检测手段成为人们关注的热点。

血糖浓度检测方法主要分为采血式单点测量和连续血糖监测两大类。采血式单点测量法是目前最常用的个人血糖测量手段，该方法通过指端釆血，将血液滴在专用的试纸条上，并将试纸条插入血糖测量仪，从测量仪上就可以直接读取血糖浓度值。该法快速、便宜、操作简单。而连续血糖监测设备根据传感器是否穿透皮肤可以分为无创血糖监测、经皮血糖监测、微创介入式血糖监测和全植入式血糖监测。无创血糖监测以光学方法为主，光学传感器通过不同波段的光，并利用光与葡萄糖分子之间的相互作用来检测葡萄糖。经皮血糖监测主要通过反向离子电渗、超声促渗、真空抽吸、微孔和微针等方法来实现。微创介入式血糖监测釆用针状传感器电极，电极上固定GOx，GOx催化葡萄糖生成产物过氧化氢，过氧化氢的浓度与葡萄糖浓度相关，通过检测过氧化氢可以得到葡萄糖的浓度。全植入式血糖监测系统是将酶传感器电极与恒电势检测电路、信号处理电路和无线通讯电路以及电源模块都集成到一起，实现整个监测功能，并通过生物相容性材料进行系统封装，以避免系统植入生物体内后引起强烈的免疫排斥反应。

综上所述，在血糖浓度检测方法中主流的技术手段是电化学酶电极技术，通过GOx等特异性酶对待测反应物进行催化反应，再通过电化学电极检测反应物的消耗或产物的生成来检测葡萄糖浓度。电化学酶电极技术广泛应用于釆血式单点血糖测量仪、连续血糖监测系统以及植入式血糖传感器之中。在电化学酶电极技术中最为关键的是酶在电极表面的修饰，它能直接影响到检测技术的性能优劣。酶是由生物体产生的具有催化活性的化合物，它有许多如催化效率高，催化条件温和，专一性强，反应产物污染小，能耗低，反应易控制等其它化学催化剂无法比拟的优点。但在具体使用中，它又有一些不足之处。因为大多数酶的化学本质是蛋白质，其生物活性容易受到外界环境的影响，对酸、碱、热及有机溶液等外界环境的改变反应敏感，容易发生酶蛋白的变性作用，降低或失去其生物活性。而且酶催化反应通常是在溶液中进行，会有回收困难以及产品生化分离提纯操作上的困难，增加生产工艺步骤，提高生产成本。而使用游离酶，酶反应只能分批进行，难于连续化、自动化操作。这严重地阻碍了酶工程的发展应用。将游离酶固定化是克服上述缺点的方法之一。固定酶技术是把从生物体内提取出来的酶，用人工方法固定在载体上或用固体材料将酶束缚或限制于一定区域内，仍能进行其特有的催化反应、并可回收及重复使用的一类技术。酶固定化技术于20世纪60年代产生，并在近几十年中得到迅速发展。与游离酶相比，固定化酶具有以下优点：(1)固定化酶一般对温度和pH的适应范围增大，稳定性提高，对抑制剂和蛋白酶的敏感性降低；(2)反应完成后固定化酶可通过简单的方法回收，回收的固定化酶可重复使用，同时固定化酶不易游离到产品中，便于产品的分离和纯化；(3)固定化酶的研究使批量或连续操作模型的实现成为可能，更适于连续化、自动化、产业化生产。