檢測(cè)血液微量信號(hào)的生物傳感電極和方法
【專(zhuān)利說(shuō)明】
[0001]技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明涉及一種檢測(cè)血液微量信號(hào)的電極和方法，特別涉及一種用于血液中總膽固醇、低密度脂蛋白膽固醇、高密度脂蛋白膽固醇、甘油三酯、尿酸等微量指標(biāo)即時(shí)檢測(cè)的酶電極，屬于生物傳感技術(shù)領(lǐng)域。
[0002]【背景技術(shù)】:
血脂是血液中脂肪類(lèi)物質(zhì)的統(tǒng)稱(chēng)，其中主要包括膽固醇和甘油三酯。血脂是人體中一種重要的物質(zhì)，有許多非常重要的功能，但是不能超過(guò)一定的范圍。如果血脂過(guò)多，容易造成“血稠”，在血管壁上沉積，逐漸形成小斑塊(就是我們常說(shuō)的“動(dòng)脈粥樣硬化”)這些“斑塊”增多、增大，逐漸堵塞血管，使血流變慢，嚴(yán)重時(shí)血流被中斷。這種情況如果發(fā)生在心臟，就引起冠心??；發(fā)生在腦，就會(huì)出現(xiàn)腦中風(fēng)；如果堵塞眼底血管，將導(dǎo)致視力下降、失明；如果發(fā)生在腎臟，就會(huì)引起腎動(dòng)脈硬化，腎功能衰竭；發(fā)生在下肢，會(huì)出現(xiàn)肢體壞死、潰爛等。此外，高血脂可引發(fā)高血壓、誘發(fā)膽結(jié)石、胰腺炎，加重肝炎、導(dǎo)致男性性功能障礙、老年癡呆等疾病。最新研究提示高血脂可能與癌癥的發(fā)病有關(guān)。血脂異常一般包括三類(lèi)情況，即血清中的總膽固醇或低密度脂蛋白膽固醇(LDL~C)高于正常范圍、甘油三酯水平高于正常范圍，或高密度脂蛋白膽固醇(HDL~C)水平低下。
[0003]尿酸是嘌呤代謝的終末產(chǎn)物，嘌呤代謝紊亂、能量代謝異常及腎臟對(duì)尿酸的排泄障礙均可引起血漿尿酸濃度升高(高尿酸血癥)或降低(低尿酸血癥)。目前認(rèn)為，尿酸測(cè)定是診斷嘌呤代謝紊亂所致痛風(fēng)的最佳生化標(biāo)志。痛風(fēng)的主要特點(diǎn)是高尿酸血癥，由此而引起痛風(fēng)性急性關(guān)節(jié)炎、痛風(fēng)石沉積、痛風(fēng)石性慢性關(guān)節(jié)炎和關(guān)節(jié)畸形、尿酸腎結(jié)石等腎臟病變，對(duì)健康危害很大。
[0004]自從20世紀(jì)70年代發(fā)明袖珍血糖儀，生物傳感電極飛速發(fā)展。近年來(lái)，由于酶電極生物傳感器的低成本，易制造以及方便攜帶的檢測(cè)儀器的配套使用等特征，已經(jīng)被越來(lái)越廣泛的應(yīng)用于各種產(chǎn)品檢測(cè)的商品化生產(chǎn)，例如血糖、尿酸等生化檢測(cè)儀器。這類(lèi)生物傳感器是利用酶等生物材料的分子識(shí)別能力以生物材料作為分子識(shí)別原件的傳感器。酶電極利用試樣液中含有的被檢測(cè)物質(zhì)與酶的反應(yīng)生成的電極來(lái)還原受電子體，測(cè)定裝置利用電化學(xué)方法測(cè)量該受電子體的還原量，從而實(shí)現(xiàn)被檢測(cè)物質(zhì)的定量分析。
[0005]現(xiàn)在市場(chǎng)上出售的各種酶電極以血糖檢測(cè)的居多，尿酸和血脂的檢測(cè)試紙較為少見(jiàn)。指測(cè)量血糖所用的血量，一般在0.5微升一 10微升之間，用血多少會(huì)影響病人的痛感。血糖一般測(cè)量范圍在3mmol/L — 33.3mmol/L。相比之下總膽固醇一般測(cè)量范圍在2.6mmol/L 一 10.4mmol/L、低密度脂蛋白膽固醇一般測(cè)量范圍在1.3 — 5.18 mmol/L、高密度脂蛋白膽固醇一般測(cè)量范圍在0.4 — 2.20 mmol/L、甘油三酯一般測(cè)量范圍在0.56 一 5.65 mmol/L、尿酸一般測(cè)量范圍在179 — 1190 μ mol/L0這些指標(biāo)在人體血液中的含量較為低,通過(guò)傳統(tǒng)的酶電極和檢測(cè)方法無(wú)法獲得很好的靈敏度和準(zhǔn)確度。
[0006]
【發(fā)明內(nèi)容】
:
為了克服上述缺陷，本發(fā)明旨在提供一種靈敏度和準(zhǔn)確度更高的檢測(cè)血液微量信號(hào)的生物傳感電極。
[0007]本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種檢測(cè)靈敏度和準(zhǔn)確度更高的檢測(cè)血液微量信號(hào)的方法。
[0008]由于以上兩項(xiàng)發(fā)明創(chuàng)造對(duì)現(xiàn)有技術(shù)作出的貢獻(xiàn)為通過(guò)工作電極和對(duì)電極尺寸和距離限定、電介體濃度和體積選取、電極漿料選取、以及酶配方的選擇和兩個(gè)階躍電位的施力口，進(jìn)而提高檢測(cè)靈敏度和準(zhǔn)確度，因而屬于一個(gè)總的發(fā)明構(gòu)思，具備單一性，可以作為一件申請(qǐng)?zhí)岢觥?br>[0009]為了實(shí)現(xiàn)發(fā)明目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為:檢測(cè)血液微量信號(hào)的生物傳感電極，電極試紙包括絕緣基底，絕緣基底上印刷有電極，電極包括工作電極和對(duì)電極，其特征在于，工作電極的面積為6mm2?15mm2 ,對(duì)電極的面積為2 mm2~5mm2,工作電極和對(duì)電極之間的距離0.;所述的電極上修飾有檢測(cè)酶層。
[0010]工作電極和對(duì)電極的電介體為鐵氰化鉀、亞鐵氰化鉀、二茂鐵苯醌中的一種或幾種，濃度為 0.05-0.5mmol/L，體積為 I μ L-1O μ L0
[0011]所述的檢測(cè)酶層的酶為膽固醇氧化酶、膽固醇酯酶、甘油激酶、甘油磷酸氧化酶、脂蛋白酯酶或抗壞血酸氧化酶。
[0012]所述的工作電極和對(duì)電極被施加2個(gè)階躍電壓，階躍I的電位為~400mV~0mV，階躍2電位為O mV~400mV，階躍時(shí)間0.2s~5s。
[0013]工作電極的漿料為碳、或銀、或金、或鉬，對(duì)電極的漿料為碳、或銀、或氯化銀。
[0014]檢測(cè)血液微量信號(hào)的方法，其特征在于，包括如下步驟:
(1)構(gòu)建生物傳感電極，電極試紙包括絕緣基底，絕緣基底上印刷有工作電極、對(duì)電極，工作電極的面積為6mm2?15mm2,對(duì)電極的面積為2 mm2~5mm2,工作電極和對(duì)電極之間的距離0.;所述的電極上修飾檢測(cè)酶層；
(2)電介體選擇鐵氰化鉀、亞鐵氰化鉀、二茂鐵苯醌中的一種或幾種，濃度為
0.05-0.5mmol/L,體積為 I μ L-1O μ L ；
(3)加入血液樣品2μ L-20 μ L，對(duì)生物傳感電極施加2個(gè)階躍電壓，階躍I的階躍I的電位為~400mV~0mV，階躍2電位為0mV~400mV，階躍時(shí)間0.2s~5s ；
(4)得到血液中待檢測(cè)指標(biāo)與時(shí)間的響應(yīng)電流關(guān)系，取5s~150s電流值為響應(yīng)電流，將該響應(yīng)電流與待檢測(cè)指標(biāo)濃度~響應(yīng)電流標(biāo)準(zhǔn)曲線進(jìn)行對(duì)比，計(jì)算得出血液樣品中待檢測(cè)指標(biāo)的濃度。
[0015]所述的生物傳感電極為總膽固醇傳感電極、低密度脂蛋白傳感電極、高密度脂蛋白傳感電極、甘油三酯傳感電極或尿酸傳感電極，所述的待檢測(cè)指標(biāo)為總膽固醇、低密度脂蛋白、高密度脂蛋白、甘油三酯或尿酸。
[0016]所述的總膽固醇傳感電極的階躍I電位:~400mV，階躍2電位:400mV，階躍時(shí)間ls~3s，取值時(shí)間為40s~90s ；
所述的低密度脂蛋白膽固醇傳感電極的階躍I電位:~350mV，階躍2電位:300mV，階躍時(shí)間ls~3s，取值時(shí)間為40s~90s ；
所述的高密度脂蛋白膽固醇傳感電極的階躍I電位:~300mV，階躍2電位:300mV，階躍時(shí)間ls~3s，取值時(shí)間為40s~90s ；
所述的甘油三酯傳感電極的階躍I電位:~100mV，階躍2電位:150mV，階躍時(shí)間
1.5s~5s，取值時(shí)間為60s?150s ； 所述的尿酸傳感電極的階躍I電位:~100mV,階躍2電位:400mV,階躍時(shí)間Is,取值時(shí)間為20s。
[0017]所述的電介體為鐵氰化鉀；針對(duì)總膽固醇傳感電極，檢測(cè)酶層由膽固醇氧化酶、膽固醇酯酶中的一種或幾種組成，膽固醇氧化酶的濃度為500~3000U/ml，體積范圍為
0.5-3 μ L/片，膽固醇酯酶濃度為1000~5000U/ml，體積范圍為0.5~3μ L/片。
[0018]針對(duì)低密度脂蛋白膽固醇傳感電極，檢測(cè)酶層由膽固醇氧化酶、膽固醇酯酶中的一種或幾種組成，其中，膽固醇氧化酶的濃度為500~3000U/ml，體積范圍為0.5-3 μ L/片，膽固醇酯酶濃度為1000~5000U/ml，體積范圍為0.5-3 μ L/片；
針對(duì)高密度脂蛋白膽固醇傳感電極，檢測(cè)酶層由膽固醇氧化酶、膽固醇酯酶中的一種或幾種組成，其中，膽固醇氧化酶的濃度為500~3000U/ml，體積范圍為0.5-3 μ L/片，膽固醇酯酶濃度為1000~5000U/ml，體積范圍為0.5-3 μ L/片；
針對(duì)甘油三酯傳感電極，檢測(cè)酶層由甘油激酶、甘油磷酸氧化酶、脂蛋白酯酶中的一種或幾種組成，其中，甘油激酶的濃度為200~2000U/ml，體積范圍為0.5~3 μ L/片，甘油磷酸氧化酶濃度為500~2000U/ml，體積范圍為0.5~3 μ L/片，脂蛋白酯酶的濃度為2000~10000U/ml，體積范圍為 0.5-3 μ L/ 片；
針對(duì)尿酸傳感電極，檢測(cè)酶層為抗壞血酸氧化酶，濃度為0.5kU~10kU/ml，體積范圍為2 μ 1-4 μ L/ 片。
[0019]本發(fā)明通過(guò)工作電極和對(duì)電極尺寸和距離限定、電介體濃度和體積選取、電極漿料選取、以及酶配方的選擇，提高檢測(cè)靈敏度；并通過(guò)對(duì)電極間隔施加