微流控芯片电化学葡萄糖检测方法研究

【摘要】：糖尿病是影响人类健康的常见病,以高血糖为主要标志。监测血糖浓度是糖尿病诊断和治疗过程中的一个重要组成部分。理想的葡萄糖生物传感器应该具有选择性高、速度快、操作简便、成本低等特点,微型化和便携化是其发展的一个重要方向。微流控芯片分析技术的出现为生物传感器的小型化及试样与试剂消耗的降低提供了新的发展契机。 本论文对生物传感器,特别是葡萄糖生物传感方法的研究现状进行了综述,对其存在的问题进行了分析,提出采用毛细管微酶反应器与微流控芯片电化学检测池连用的方法实现通常以修饰电极法进行葡萄糖检测的可能性。 基于微流控芯片电化学池建立了一个流动葡萄糖检测系统。首先利用吸附、共价键合、凝胶包埋、交联等固定化酶方法,将葡萄糖氧化酶(GOD)固定在石英毛细管内壁(i.d.250μm),制成毛细管微酶反应器,与微流控芯片电化学检测池连接,实现了对少量葡萄糖溶液的流动测定。固定化酶表观米氏常数(Km)为15.24 mmol/L,在0.5～10.0 mmol/L范围内呈现良好的线性(R=0.9976),检出限0.25 mmol/L (S/N=3),相对标准偏差(RSD)为2.8%(n=9)。 通过壳聚糖的引入增强了葡萄糖氧化酶的固定化性能,Cu2+、Pb2+、Cd2+、Cr3+四种重金属离子对酶的抑制作用明显缓解,固定化酶的表观米氏常数Km=10.94 mmol/Lo该电化学葡萄糖传感系统在0.25～10.0 mmol/L范围内呈现良好的线性(R=0.9988),检出限为0.1 mmol/L (S/N=3), RSD=4.2%(n=9)。对血浆样品中的葡萄糖进行了测定,取得了96～106%的高回收率,与市售血糖仪测定结果无显著性差异(P=95%)。 本论文亦在所建立的检测系统中引入电子传递媒介体对苯醌以降低抗坏血酸对葡萄糖测定过程的干扰作用。对苯醌浓度0.01 mol/L时,该法在0.2～3.0 mmol/L内的线性相关系数为0.9982,‘相对标准偏差RSD=4.1%(n=11)。用该方法测定了血浆中葡萄糖的浓度,加标回收率在96～102%之间,与市售血糖仪测定结果进行了比较无显著性差异(P=95%)。 该系统具有小型、连续、样品用量少以及分析速度快等特点,通过系统优化有可能成为新型葡萄糖电化学检测系统,并在生产过程监测及诊断和治疗中得到应用。