葡萄糖传感器PPT课件

1、1 葡萄糖酶传感器 2 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。 3 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

2、层半透膜间固定，葡萄糖氧化后生成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 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。

3、自阳极可测 得血糖浓度。得血糖浓度。 燃料电池型 葡萄糖传感 器 酶电极葡萄 糖传感器 准确 快速低成本 4 固定化酶电化学法测定葡萄糖原理 5 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 6 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

4、结合，用于血糖的 测量。由于葡萄糖氧化酶的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。 7 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。 8 东北大学的张玉梅将葡萄糖氧化酶固定在微流控 芯片通

5、道内壁上，制成了一种集成化电化学酶生 物传感器，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。 9 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 10 酶的固定方法的比较 11 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。 12 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。 13 浸覆5