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印制电化学葡萄糖生物传感器及其应用的研究

李简  
【摘要】: 本论文由综述和研究报告两部分组成。综述部分对生物传感器的历史、基本原理、类型作了简单介绍,对生物传感器中生物分子识别物质的固定化技术以及催化型电化学生物传感器的类型、电子介体的研究进展等作了详细阐述,并且对一次性催化型电化学生物传感器进行了专门介绍,引用文献178篇。 第二部分研究报告包括两个部分。 1.一次性毛细采样双安培法葡萄糖生物传感器的研究 该项研究目的在于研制出一种能批量生产、适合临床检测的微量一次性葡萄糖生物传感器。本研究设计的电化学生物传感器采用两个相同的碳墨印制电极作为换能器,将含有葡萄糖氧化酶、高分子锇联吡啶聚合物[Os(bpy)_2(PVP)_(10)Cl]Cl、乙二醇、聚乙烯醇、磷酸盐和氯化钾的可溶性酶-介体层滴涂在电极基体上,然后用一片玻璃盖于电极基体上组成一个体积不超过10μL的小电解池。通过毛细作用进行采样,当样品进入超簿层电解池时,固定在电极基体上可溶性酶-介体层迅速溶解并扩散至整个电池。然后给两电极间施加200mV的电压,形成的电流响应与溶液中的葡萄糖浓度成正比。在优化的实验条件下,对葡萄糖响应的线性范围为0~15mmol L~(-1)。批内RSD%=4.6%(n=9)。该传感器具有良好的选择性,对1mmol L~(-1)的抗坏血酸不产生影响。在4℃条件下表现出良好的稳定性,一个月内传感器响应基本保持恒定。该传感器已成功得用于人体血清中葡萄糖含量的测定。 本研究设计的传感器具有如下特点。(1)采用一步制作两个相同的条形印制碳墨电极和可溶性酶-介体层的设计,使传感器的结构以及制作更加简单,制作成本更低。(2)由于采用一个相对较低的工作电压和使用了具有较高均相电子转移速率的高分子锇联吡啶配合物作为电子介体,提高了检测的选择性和灵敏度。(3)传感器利用毛细作用进样,采样量少,重现性和稳定性好,操作简单,满足一次性生物传感器的要求,可应用于临床检验。 2.流动注射双安培分析法在印制葡萄糖生物传感器中的应用研究 该项研究的目的在于建立将双安培法应用于使用印制葡萄糖生物传感器的流动注射分析方法。设计了一种新型的印制葡萄糖生物传感器,通过吸附法和交联法分别将电子介体和葡萄糖氧化酶固定于印制电极上。实验对酶固定化溶液组成进行了优化,在优化条件下将制作的生物传感器插入一个开放式的电化学流通池中,以1mL min~(-1)的流速通入0.10mmol L~(-1)磷酸盐缓冲液PBS,采用双安培分析法进行检 测,工作电压为+200 mV。待基线稳定后,注入 50 uL葡萄糖标准溶液,记录电流 信号。葡萄糖注射扣次,信号保持恒定。传感器对葡萄糖响应的线性范围为l—20 nunl”’,检出限为 0.3 mmol“‘0采样频率为 40样川时。该传感器对 lmmolL”’ 抗坏血酸和 lmrnolL”1尿酸不产生干扰。 本研究设计的流动注射体系的优点在于扩展了流动注射双安培分析法的应用 范围,提高了测量的抗干扰性。采用两个相同的条形印制碳墨电极作为换能器,使 印制生物倍跷器制作简单,易于更换,邀免了电极污染的问题。该设计还具有分析 速度快,稳定性好,适于自动化分析的特点,可望应用于临床检验和食品检验中葡 萄糖的在线检测。 本论文所研制的一次性毛细采样双安培法葡萄糖生物传感器和流动注射双安 培法印制葡萄糖生物传感器,结构及制作简单,具有良好的选择性和稳定性,有潜 在的应用价值。


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