Cd光碟銀膜無酶葡萄糖傳感器及其用途的製作方法
2023-11-30 03:54:11
專利名稱：Cd光碟銀膜無酶葡萄糖傳感器及其用途的製作方法
技術領域：
本發明屬於電化學分析檢測技術領域，特別涉及人體血糖濃度檢測的技術領域。
背景技術：
糖尿病是由於胰島素分泌缺陷引起的一種新陳代謝疾病，可導致腎臟、心臟、神經等多種併發症，目前醫學上還沒有徹底根治方法，只能通過加強檢測血糖濃度來控制病情，所以人體的血糖濃度的檢測對於糖尿病等疾病的診斷和治療具有重大意義。臨床檢測血糖的方法有folin-吳法、鄰甲苯胺法、試紙法和生物分析法，而電化學生物法(構建葡萄糖傳感器)測定葡萄糖含量是一種簡單快速靈敏的方法，因此得到更廣泛的研究和發展。葡萄糖傳感器的構建有基於酶的葡萄糖傳感器和無酶葡萄糖傳感器， 基於酶的葡萄糖傳感器由於酶成本高、修飾過程複雜、受外界條件的影響等在實際應用中受到了一定的條件限制，而無酶葡萄糖傳感器具有電極穩定、製備簡單且重現性好、響應速度快、無氧限制等優點成為研究熱點。目前基於納米材料構建的無酶葡萄糖傳感器備受關注，由於其能夠靈敏快速地檢測葡萄糖，並對葡萄糖產生特有的催化效應，還可降低過電位，提高化學反應速率、電極選擇性和靈敏度。
發明內容
本發明目的在於提出一種可用於無標記直接測定人體血糖濃度的CD光碟銀膜無酶葡萄糖傳感器。本發明技術方案是分別以CD光碟銀膜、Ag/AgCl電極和鉬電極作為工作電極、參比電極和對電極構成三電極體系。⑶光碟一般使用納米金屬(Au、Ag、Al等)膜作為反射層，該納米金屬膜材料可作為構建傳感器的一種納米材料，此類傳感器不僅成本低，製作簡單，而且能夠依據實驗要求改變電極面積，已應用到許多電化學和生物化學分析當中。但是目前還未有人利用CD光碟銀膜構建可拋式的無酶葡萄糖傳感器檢測葡萄糖裝置。本發明可使檢測人體血糖的裝置製備成本低，不可有效地回收利用廢棄光碟，保存條件簡單，並具有長期穩定性。本發明另一目的是提出CD光碟銀膜無酶葡萄糖傳感器的用途——用於對人體的血糖濃度的檢測。分別以⑶光碟銀膜、Ag/AgCl電極和鉬電極作為工作電極、參比電極和對電極構成三電極體系；以血樣和濃度為O. I mol/L、pH為5. O 9. O的PBS溶液以體積比為I: I的比例混合形成電解液，在操作電位為-0.50 V的條件下，通過安培法對人體葡萄糖濃度進行檢測。本發明操作電位為-O. 5 V，有效地避免了幹擾物質抗壞血酸、尿酸等的影響，本發明的電流響應時間在I S以內，具有很快的響應速度。在葡萄糖濃度為O. 5 13mmol/L範圍內呈現良好的線性關係，相關係數為O. 996。本發明測定人體血糖濃度的方法具有良好的重現性和穩定性，抗幹擾能力強，靈敏度高，簡單快速等優點。另，由於不同電極面積對電流響應度有很大影響，電極面積增大,雖然電流會增大，但是噪音同時也增大，相對地，電極面積越小越好。本發明選擇3 mmX3 mm為最佳電極面積。
圖I為⑶光碟銀膜的正反面圖像。圖2為可拋式⑶光碟銀膜無酶葡萄糖傳感器圖像。圖3為⑶光碟電極的電鏡表徵圖。圖4為⑶光碟電極的能譜數據圖。
圖5為⑶光碟銀電極的循環伏安圖。圖6為商品銀電極的循環伏安圖。圖7為不同電位對葡萄糖計時安培法電流響應的影響曲線。圖8為不同pH對葡萄糖計時安培法電流響應的影響曲線。圖9為計時安培法測定葡萄糖的響應圖。圖10為計時安培響應電流隨葡萄糖濃度變化的線性擬合圖。圖11為加入幹擾物質後的電流響應圖。
具體實施例方式一、⑶光碟銀膜無酶葡萄糖傳感器的製備
I、將CD光碟(錸德科技，CD-R 52X)剪成若干片，再用鑷子輕輕將光碟銀膜進行剝離，獲得的薄膜，分別處理成長2. O cm、寬0.5 cm大小，如圖I所示。再用酒精和蒸餾水對薄膜進行清洗，晾乾待用。2、分別以⑶光碟銀膜、Ag/AgCl電極和鉬電極作為工作電極、參比電極和對電極構成三電極體系，將其固定於陶瓷基底(10 mm X 30 mm )，基底的另一端固定類USB接口，並用銅導線分別與三電極連接，最後用絕緣層將導線覆蓋，製得簡易便攜的無酶葡萄糖傳感器，如圖2所示，圖中，a為Ag/AgCl電極，b為鉬電極，c為自製光碟銀電極，d絕緣層。3、上述步驟製備的檢測葡萄糖裝置可通過類USB接口與電化學工作站連接，從而通過電化學方法對葡萄糖濃度進行檢測。二、溶液的配置
準確配置濃度為O. I mo I/L的pH為5. O到9. O的PBS溶液。配製濃度為O. I mol/L葡萄糖標準溶液。將所配溶液放冰箱4°C進行保存。三、⑶光碟無酶葡萄糖傳感器的表徵
首先對CD光碟銀電極進行電鏡和能譜表徵，如圖3和圖4所示，從圖3中可以看出CD光碟膜表面是銀納米顆粒。從圖4可見在O. I mol/L的H2SO4溶液中對⑶光碟銀電極進行電化學表徵，掃描電壓為-O. 4 1.3 V，速率為10 mV/s，如圖6為⑶光碟銀電極循環伏安表徵圖。圖7為商品銀電極的循環伏安表徵圖，從圖7中可以看出CD光碟銀電極與商品銀電極有相似的電化學特性。
四、CD光碟無酶葡萄糖傳感器用於葡萄糖的電化學測定
本實驗為了獲得最優化實驗條件，對影響因素操作電位、PBS溶液pH值和電極面積進行了優化。如圖7為不同操作電位對電流響應度的影響，可見，當電位在-0.50V時有最大的電流響應，故本發明選擇-0.50 V為最佳電位。如圖8為不同PBS溶液pH值對電流響應度的影響，本發明選擇pH為6.5為PBS溶液的最佳pH。不同電極面積對電流響應度有很大影響，電極面積增大,雖然電流會增大,但是噪音同時也增大，所以電極面積越小越好，本實驗選擇3 mmX3 mm為最佳電極面積。在獲得最優化條件之後，進行CD光碟無酶葡萄糖傳感器對葡萄糖的電流響應實驗，在PBS (pH=6.5, C=0.1 mol/L)中進行，操作電位為-0.50 V，電極面積為3 mm X 3mm，最後作出計時安培響應電流隨葡萄糖濃度變化的線性擬圖，如圖9為計時安培法測定葡萄糖的響應圖，圖10為計時安培響應電流隨葡萄糖濃度變化的線性擬合圖，從圖中可以看出電流響應時間在I s以內，具有很快的響應速度，而且在葡萄糖濃度為O. 5 13m mo I/L範圍內呈現良好的線性關係，相關係數為O. 996。五、幹擾物質對葡萄糖的影響
如圖11為幹擾物質抗壞血酸AA和尿酸UA對葡萄糖電流響應度的影響，從圖中可以看出兩種主要幹擾物質對葡萄糖幾乎沒有影響。實驗同時對血液中一些離子(Na+，K+，NH3+,Ca2+，Fe2+，CD進行幹擾測定，實驗表明這些離子均無幹擾。六、⑶光碟無酶葡萄糖傳感器的重現性、重複性和穩定性實驗
製作六支分別為3 mm X 3 mm相同電極面積的電極,在O. I M PBS (pH 6. 5),電位為-0.50 V相同條件下對lmmol/L葡萄糖進行計時安培測定，電流響應為11. I μ AmM 1Cm 2，相對標準偏差為3.7 %;同一支電極對葡萄糖平均測定六次，產生的相對標準偏差為4.8 %，說明電極具有較好的重現性和重複性。為了避免⑶光碟銀膜的氧化，在常溫下密封保存，120天後再次對電極進行重複性實驗，實驗結果表明電流響應度在120天之後降低3. 2 %，說明本CD光碟無酶葡萄糖傳感器有長期穩定性。七、⑶光碟無酶葡萄糖傳感器對實際樣品人體血糖濃度進行測定
將血樣和PBS以I: I的體積比混合，操作電位為-O. 50 V，把血樣和PBS的混合液滴在裝置上，連接CHI 1232電化學工作站，在相同條件下進行測定，表I為實際樣品人體血糖濃度的測定結果，結果表明測定的回收率在95. 7 % 101.3 %，可見，本發明用於實際測定結果令人滿意。表I實際樣品人體血糖的測定結果
權利要求
1.⑶光碟銀膜無酶葡萄糖傳感器，其特徵在於分別以⑶光碟銀膜、Ag/AgCl電極和鉬電極作為工作電極、參比電極和對電極構成三電極體系。
2.CD光碟銀膜無酶葡萄糖傳感器的用途，其特徵在於用於對人體的血糖濃度的檢測。
3.根據權利要求2所述CD光碟銀膜無酶葡萄糖傳感器的用途，其特徵在於分別以CD光碟銀膜、Ag/AgCl電極和鉬電極作為工作電極、參比電極和對電極構成三電極體系；以血樣和濃度為O. I mol/L、pH為5. O 9. O的PBS溶液以體積比為I: I的比例混合形成電解液，在操作電位為-0.50 V的條件下，通過安培法對人體葡萄糖濃度進行檢測。
4.根據權利要求2所述CD光碟銀膜無酶葡萄糖傳感器的用途，其特徵在於電極面積為,3 mmX3 mm。
全文摘要
CD光碟銀膜無酶葡萄糖傳感器及其用途，涉及電化學傳感器技術領域。該發明主要使用CD光碟銀電極、Ag/AgCl電極和鉑電極分別作為工作電極、參比電極和對電極構成三電極體系，並構建一種可拋式的檢測人體血糖含量的傳感器裝置。該方法製備的無酶葡萄糖傳感器成本低、響應速度快、具有長期穩定性並且能有效地避免幹擾物質抗壞血酸AA和尿酸UA的影響，適用於無標記直接檢測人體血糖含量。
文檔編號G01N27/30GK102879448SQ20121040613
公開日2013年1月16日 申請日期2012年10月23日 優先權日2012年10月23日
發明者王赬胤, 瞿其曙, 陳宇星 申請人:揚州大學