[实用新型]电流型生物传感器

说明书

本实用新型涉及生物传感器；从传感器结构来说，它涉及成夹心式电极的结构；用该生物传感器可直接测量全血等生物体液中的葡萄糖、胆固醇等生理重要成分。

测量生物体液如人或动物血液，食品及饮料等物质中的葡萄糖等含量非常重要。据此，一方面可以考察与这些指标相关的人或动物的健康情况，另一方面可考察出这些饮食供消费时可能带给人们的影响。所以，这类测量在医学上或工业中都是很重要的。

电流型葡萄糖生物传感器是一种达到快速分析人血，动物血和其它生物体液中葡萄糖水平的工具，它已取得不同程度的成功。过去，这种分析方法利用单个氧化还原介体(以下简称氧还介体或介体，redoxmediators)以及氧化酶与水解酶。例如：Zhao等人(Biosenors &Bioelectronics，Vol.8，PP483-490，1993)利用四硫富瓦烯(TTF，Tetrathiafulvalene)溶于硅油中作为一种介体，并浸入石墨盘状电极，将葡萄糖氧化酶(GOX)固定其上。Matthews等人(The Lancet，PP778-779，1987)叙述了利用二茂铁(ferrocene)作介体在附积葡萄糖氧化酶的测试条上完成对葡萄糖的单次即用即弃式的测定。Cass等人的早期工作(Analytical Chemistry，Vol.56，PP 661-667，1984)亦介绍以二茂铁作介体的电流型葡萄糖酶电极。Persson等人(Biosensors &Bioelectronics，Vol.8，PP 81-88，1993)描述在碳糊电极上利用NADH作电子转移介体的电流型生物传感器；Atanasov等人(Biosensors &Bioelectronics，Vol.7，PP361-365，1992)推荐用碳黑作载体，用二甲基二茂铁或二茂镍，或四氰二甲苯醌作介体的葡萄糖氧化酶电极。还可见Marcin Keviciene等人(Biosensors & Bioelectronics，Vol.8 PP 209-212，1993)利用亚铁氰化物作的条型葡萄糖生物传感器。

总的说来，目前包括市售的葡萄糖生物传感器在内，已有数种测定葡萄糖的方法，但仍缺乏一种既简单、直接、又快速而准确；响应浓度范围又宽、灵敏度又高、重现性又好、而且易于微型化又便宜生产的分析工具。市售的葡萄糖传感器不能综合上述所有特点。大型光度分析仪亦有其不足之处，比如价格昂贵，分析费时。

再有，生物体液中测定胆固醇常常是很困难的，且有的样品析前要作很费时的予处理；其分析仪器十分昂贵，且使用流程复杂，需用标准液作逐次校正等。这在临床测试时往往造成病患疗程的后延。一般，从医院抽血到得到分析结果至少需要24小时，有时甚至数日至一周。电流型胆固醇生物传感器的研究曾有报导，例如：Crumbliss等(Biosensors &Bioelectronics，Vol.8，PP 331-337，1993)利用玻碳电极上附积辣根过氧化物酶、胆固醇酯酶与胆固醇氧化酶(固定于海藻类植物的水胶上)作为敏感电极，氧化还原介体用的是二茂铁或羧酸二茂铁，参比电极是银丝，全血或血清样需予先作1∶25至1∶100的稀释才能检出。Tatsuma等人(Analytica Chimica Acta Vol.242，PP 85-89，1991)将辣根过氧化物酶与胆固醇氧化酶固定于氧化锡(IV)极表面之双层内作为分析胆固醇的敏感电极，参比电极为Ag/AgCl，在PH5.9的0.1M的柠檬酸缓冲液中，羧酸二茂铁作为氧化还原介体，其最大响应电流强度仅为20nA/cm²。Kajiya等人(Journal of Electroanalytical Chemistry，Vol.301，PP 155-164，1991)将胆固醇氧化酶及酯酶富集于聚吡咯膜内，此膜内还含有羧酸二茂铁作为介体，参比电极为甘汞电极，其线性检出范围为0-0.5毫摩尔/升。

上述单介体系统仅能给出相当窄的低浓度胆固醇线性检出围。一方面灵敏度极差，另一方面它又低于或大大低于人的血胆固醇生理浓度(正常人血胆固醇的浓度为5毫摩尔/升或以下，即≤200mg/dl)。一般人们罹患冠心病中度风险的全血胆固醇浓度为5-6毫摩尔/升，即200-240mg/dl，而罹患冠心病高风险的全血胆固醇浓度为高于6毫摩尔/升，即＞240mg/dl。商品胆固醇生物传感器应包括可直接检测上述全血胆固醇的浓度范围。