[发明专利]一种用于葡萄糖与胰岛素同时检测的电化学分析方法

说明书

本发明公开了一种用于葡萄糖和胰岛素同时检测的电化学分析方法，利用三电极体系进行电化学数据的采集，通过电沉积的方法对工作电极进行氢氧化镍的修饰。利用电化学中的循环伏安法分别对胰岛素和葡萄糖溶液进行检测，证明修饰电极可以进行胰岛素与葡萄糖的浓度检测。利用时间电流法确定胰岛素与葡萄糖的检出限、灵敏度等参数。制备胰岛素与葡萄糖的混合溶液，利用循环伏安法进行混合溶液的电化学检测，提取循环伏安曲线上的物理意义特征点，利用机器学习的回归方法进行解耦合，分别得到胰岛素与葡萄糖在混合溶液中的浓度。与现有技术相比，本发明装置简单，成本低，操作方便，便携性好，有利于实现糖尿病的家庭预防及临床初步诊断。

技术领域

本发明涉及电化学检测及电极修饰领域，尤其涉及一种可同时检测葡萄糖和胰岛素两种不同物质的电化学分析方法。

背景技术

血液中的葡萄糖为机体各项活动提供能源，在一定范围内保持动态平衡时才能够被机体正常利用，而胰岛素是机体内唯一能够降低血糖的激素，体内胰岛素分泌不足或功能障碍时均可导致血糖含量过高，引发糖尿病及一系列并发症。目前临床普遍应用的糖尿病诊断指标是口服葡萄糖耐量试验(OGTT)和空腹血糖(FPG)，但血糖检测并不是糖尿病的早期诊断依据，也不能准确判断胰腺β细胞的分泌功能变化情况。若能同时检测体内胰岛素水平，则可判断出患者是胰岛素分泌不足型糖尿病还是胰岛素抵抗型糖尿病。因此，葡萄糖和胰岛素的同时检测对于糖尿病早期诊断和初步分型具有重要意义。

由于葡萄糖和胰岛素是两类不同的化学物质，实现二者的同时测定在检测原理上要求较高，通常需要将两种不同的检测原理相结合，如电化学和免疫分析结合，或者需要设计双通道的荧光传感器，导致检测成本高、耗时长、过程繁琐、额外附加复杂材料等问题，这类检测依赖于专用特殊仪器，且对检测环境要求较高。在众多测试技术中，电化学方法以其装置简单、灵敏度高和操作方便等特点，在葡萄糖或胰岛素的检测问题中受到了极大关注。目前完成葡萄糖或胰岛素定量检测时采用的电化学分析方法主要有阻抗谱测试和电流分析两种方式。阻抗谱测试中，将胰岛素和葡萄糖抗体固定在电极表面，通过电极阻抗的变化测试胰岛素浓度，但传感器每测试一次均需要采用甘氨酸盐酸盐缓冲液进行洗脱，不利于实现连续测量。电流型检测时，是给予电极一个特定电压，使胰岛素在电极表面发生氧化还原反应，并产生氧化电流，通过电流与浓度的线性关系得出胰岛素的浓度信息。现有的葡萄糖或胰岛素电化学检测技术，并不能采用同一电极在混合溶液中分别测定出二者的浓度信息，而是需要设计双通道电极系统，每一通道仅能检测一种物质。如果能够仅利用同一电极就实现混合溶液中两种或多种物质的同时测量，则可大大缩短测量时间，降低成本，提高效率。

基于电化学技术优势实现葡萄糖和胰岛素的同时测量，对于糖尿病早期诊断具有重要意义，且可满足现场快速检测(POCT)领域对低成本、便携和高效的技术需求，有望为糖尿病的家庭保健和临床诊治提供一种新的检测技术。

发明内容

本发明针对现有技术的不足，提出一种可用于葡萄糖和胰岛素同时检测的电化学分析方法，该方法不仅可以单独测量溶液中的葡萄糖或胰岛素含量，还能够完成二者混合溶液中各自浓度的精确测定，利用同一根电极即可实现胰岛素与葡萄糖的同时测定，有望用于糖尿病的预防和初步诊断。

为解决以上技术问题，本发明采用如下的技术方案：

一种葡萄糖和胰岛素同时检测的电化学分析方法，包括如下步骤：

(1)选取合适材料的三电极体系作为电化学实验的传感器；

(2)针对葡萄糖和胰岛素分子的氧化还原特性，选取有效修饰物对电极本体进行修饰；

(3)选取合适的电化学分析方法对胰岛素与葡萄糖的电化学反应进行精确测定；

(4)提取电化学实验所得原始数据，分析计算出胰岛素与葡萄糖的浓度参数。