葡萄糖传感器PPT课件

1、背景简介 糖尿病是一种常见的代谢紊乱性或内分泌疾病。血糖浓度的失控是糖尿病的最早表现。糖尿病人只能通过注入胰岛素而维持生命，但是病人必须根据自身的血糖浓度来决定注射胰岛素的量，因此设计出快速、准确、稳定、连续监测血糖浓度的葡萄糖传感器是提高治疗效率的关键。第1页/共14页葡萄糖传感器的三种类型将细微光纤维插入血管内或组织内，传感器前端对葡萄糖氧化将细微光纤维插入血管内或组织内，传感器前端对葡萄糖氧化时时pHpH变化所致的指示剂变色度用分光分析法测定，以得知血糖变化所致的指示剂变色度用分光分析法测定，以得知血糖水平。水平。光学葡萄糖传感器将葡萄糖氧化酶夹置于二层半透膜间固定，葡萄糖氧化后生成将葡

2、萄糖氧化酶夹置于二层半透膜间固定，葡萄糖氧化后生成过氧化氢，其生成量及氧消耗量与葡萄糖浓度成正比。在极谱过氧化氢，其生成量及氧消耗量与葡萄糖浓度成正比。在极谱仪的过氧化氢电极或氧电极予以测定。仪的过氧化氢电极或氧电极予以测定。将二白金网电极夹在三枚硅胶膜中。水、氧可透过硅胶膜，而将二白金网电极夹在三枚硅胶膜中。水、氧可透过硅胶膜，而葡萄糖等溶质不能通过。葡萄糖在阴极受白金触媒作用而氧化，葡萄糖等溶质不能通过。葡萄糖在阴极受白金触媒作用而氧化，氧在阳极被还原生成氧在阳极被还原生成OHOH- -，因而两极间发生电位差。自阳极可测，因而两极间发生电位差。自阳极可测得血糖浓度。得血糖浓度。燃料电池型葡

3、萄糖传感器酶电极葡萄糖传感器准确快速低成本第2页/共14页固定化酶电化学法测定葡萄糖原理第3页/共14页电化学葡萄糖传感器优点 (1)葡萄糖氧化酶可以反复使用 (2)测量操作简单迅速 (3)可对微量样品进行测定 (4)可进行定量测定 (5)可用于比色法难测定的污浊样品 (6)由于直接变成电信号，适合于控制和自动测量第4页/共14页葡萄糖氧化酶传感器的发展1967年，Updike和Hick设计制作出了第一支葡萄糖氧化酶电极的传感器，它标志着葡萄糖氧化酶传感器的开始。该葡萄糖传感器是一支用pH玻璃电极作为主体的葡萄糖氧化酶电极，用聚丙烯酸胺凝胶固定酶与氧电极结合，用于血糖的测量。由于葡萄糖氧化酶的

4、渗漏使葡萄糖氧化酶电极未能有效地长期使用。同时该传感器体积大，只能在体外使用，不能直接反映患者体内血糖浓度的变化，在监测糖尿病人的临床应用中受到限制。第5页/共14页葡萄糖氧化酶传感器的发展 人们力图改进电极的设计使电极微型化;选择适合的外层选择透过性膜材料，使传感器的线性范围扩大，减小在液体中的干扰物质对酶电极的影响；改进固定酶的方法，减少酶的流失和在生理环境中的降解，提高传感器的稳定性。希望能够开发一种微型化的可植入皮下、抗干扰能力强、稳定性高、灵敏度高、线性范围宽的葡萄糖氧化酶传感器。第6页/共14页 东北大学的张玉梅将葡萄糖氧化酶固定在微流控芯片通道内壁上，制成了一种集成化电化学酶生物

5、传感器，微流控芯片既是样品流通通道，又是微酶反应器和电化学检测单元，所有反应都集中在芯片通道中进行，在注射器的推动作用下实现了对血浆中葡萄糖的流动检测。第7页/共14页 吸附法吸附法1 12 23 34 4 共价法共价法 交联法交联法 包埋法包埋法常用的常用的葡萄糖氧化酶的固定方法葡萄糖氧化酶的固定方法第8页/共14页酶的固定方法的比较第9页/共14页葡萄糖氧化酶传感器线性范围 未引入扩散限制膜时，传感器的实际反应速度主要由酶促反应速度决定。在较低的葡萄糖浓度范围内，葡萄糖氧化酶电极响应电流与葡萄糖浓度呈线性关系，即酶催化反应是一级反应。当葡萄糖浓度较高时，酶催化反应向零级反应过渡，传感器对多余的葡萄糖不产生响应。引入扩散限制膜使实际反应速度由酶促反应速度和扩散转移速度共同控制，使传感器的线性范围扩大。第10页/共14页 目前，文献报道共价键法的微型薄膜葡萄糖传感器的扩散限制膜，一般多采用Nafion膜，引入Nafion膜后，使传感器的线性范围从12mmol/l扩大到40mmol/l，但使传感器的灵敏度降低57倍。另外，Nafion膜材料价格较贵，一般市场上较难购买到。第11页/共1