[发明专利]用于电势型生物传感器的反应试剂及其应用

说明书

本发明提供一种反应试剂，用于电势型生物传感器检测样品中尿素浓度，电势型生物传感器包括一个指示电极和一个参比电极，所述反应试剂包括位于所述参比电极上的第一反应试剂和位于所述指示电极上的第二反应试剂，所述第一反应试剂含有电子传递体但不含有脲酶，所述第二反应试剂含有脲酶但不含有电子传递体。在不施加外部电压的情形下，加入血液等样品后，脲酶催化样品中的尿素发生反应，从而导致指示电极和参比电极之间产生电势差，而且指示电极与参比电极之间的电势差与样品中的尿素浓度成线性关系，根据这种线性关系，就可计算出样品中的尿素浓度。

技术领域

本发明涉及用于检测样品中尿素浓度的电势型生物传感器的反应试剂，属于电分析化学检测技术领域。

背景技术

尿素(urea)是蛋白及其组成成份氨基酸分解代谢的最终产物，不与血浆蛋白结合。在蛋白分解代谢中，蛋白被分解为氨基酸，氨基酸经脱氨基作用形成的氨在肝脏中进入尿素循环与二氧化碳产生尿素。肝脏中产生的尿素主要经肾脏排泄，小部分经汗液排出。在肾脏中，尿素经过肾小球滤过，并随尿液排出体外。如果肾脏功能遭受损伤，那么肾小球滤过率降低，血液中的尿素浓度就会增加。因此，血液中的尿素含量是评估肾功能最为重要的生理指标之一，用于诊断某些肾脏疾病和代谢紊乱疾病。

尿素测定是肾功能评价应用最广的实验，它经常和肌酐联合使用来诊断肾前性高尿素血症(心脏代偿失调、脱水、蛋白分解增加)、肾性高尿素血症(肾小球肾炎、慢性肾炎、多囊肾、肾硬化和肾小管坏死)和肾后性高尿素血症(尿路梗阻)。

早期的尿素测定方法大多为比色法，如先用脲酶将尿素分解为NH₄⁺和HCO₃^-，随后根据波氏反应在560nm波长下检测产生的蓝色吲哚酚的吸光度，利用谷氨酸脱氢酶在340nm波长下检测吸光度下降速率，或者利用二乙酰一肟直接与尿素发生缩合反应，在525nm下检测产生的红色二嗪衍生物的吸光度。但是比色法需要使用昂贵的仪器和专业的技术人士，而且操作繁琐，不能够快速地测定出结果，此外，血液中存在内源性干扰物也影响检测结果的准确性。

为此，美国专利US5063081A和US7540948B2均采用基于指示电极和参比电极的电势测定法来检测血液中的尿素氮含量(即血液尿素中的氮含量，与血液中的尿素浓度存在着一种确定的换算关系)：指示电极由位于顶部的脲酶层(含有足够的脲酶)、位于底部的金属/金属盐导电层以及位于两者之间的膜层组成，其中这种膜层含有NH₄⁺选择性离子载体，如无活菌素(nonactin)和恩镰孢菌素(enniatin)等。当加入血液时，脲酶与血液中的尿素发生反应，从而产生NH₄⁺、HCO₃^-和OH^-，仅NH₄⁺能够通过NH₄⁺选择性离子载体穿过这种膜层，从而导致膜层两侧产生电势差；最后通过测量指示电极和参比电极之间的电势差，来计算样品中的尿素氮含量。然而，这两篇美国专利中的这种电位测量法也存在着明显的不足之处：NH₄⁺选择性离子载体成本昂贵；根据能斯特方程，在一定的条件下，指示电极和参比电极之间的电势差与血液中的尿素浓度对数成线性关系，依据这一点来计算血液中的尿素浓度，这会导致血液中的尿素浓度计算方法比较复杂；指示电极的结构比较复杂，制造起来较为困难。

此外，中国专利申请CN201310308122.2提供一种脲酶电极法检测尿素氮的试剂，但是它的检测原理是基于电势与溶液中给定离子活动度的对数的线性关系，测定溶液中离子的浓度，然后计算出溶液中的尿素氮含量。这种计算方法比较复杂。此外，由于涉及利用脲酶电极计算溶液中的给定离子浓度，因此检测结果容易受到溶液中其他离子的干扰。

发明内容