一种高选择性的电位型葡萄糖传感器制造技术

本发明专利技术属于生化分析测试技术领域，具体涉及一种简单、高选择性、无酶的电位型葡萄糖检测方法。使用含有双硼酸基团的硼酸衍生物作为探针，当该探针与葡萄糖发生缩合反应后，会产生聚阴离子形式的寡聚物；利用聚阴离子寡聚物与聚阳离子鱼精蛋白之间的静电作用以及对鱼精蛋白敏感的聚合物膜电极，可以实现对葡萄糖的电位传感。其它单糖因为不能和该探针形成寡聚物因而不会影响鱼精蛋白的电位响应，即不干扰检测。使用本发明专利技术可以实现对葡萄糖的高选择性、无酶电位检测。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于葡萄糖分析测试
，具体涉及一种简单、无酶、高选择性的电位型葡萄糖传感器及其应用。
技术介绍
糖类在人体的生命活动中具有重要的生理意义，血液中不正常的糖类含量与代谢紊乱有紧密的关系，因而血糖水平常作为疾病如糖尿病、心脑血管疾病及肥胖症的标志。同时，血糖也是术后临床护理中经常检测的项目，非常需要一种简便易行的检测方法。传统的糖类检测方法如血糖仪一般需要借助于葡萄糖氧化酶，虽然这类传感器通常具有较好的选择性及灵敏度，但是由于葡萄糖氧化酶的不稳定性，极易受环境条件如温度、PH等的影响，所以这类传感器稳定性较差。发展一种无酶的葡萄糖传感器将有助于改善这一现状。硼酸可以与顺式二醇形成环状的硼酸酯，利用这个性质，硼酸可以作为识别元件用于构建糖的无酶传感器。近几十年已经有很多基于硼酸的葡萄糖传感器被报道出来，这类传感器除了使用硼酸基团作为葡萄糖的识别元件，还需要另一个基团来报告识别过程；同时信号读出多需要复杂的光学设备，操作较繁琐。利用硼酸基因作为识别元件，发展一种简便的葡萄糖传感器依然是一个挑战。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种高选择性的电位型葡萄糖传感器及其应用。为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案为:一种高选择性的电位型葡萄糖传感器，使用含有双硼酸基团的硼酸衍生物作为对葡萄糖识别的探针，以阳离子交换剂掺杂的聚合物膜作为电极，并以聚阳离子鱼精蛋白作为指示离子产生电位信号；所述硼酸为无机或有机硼酸，含有硼酸基团的各种硼酸衍生物。所述含有硼酸基团的各种硼酸衍生物为含有两个硼酸基因的亲脂性硼酸衍生物。所述含有两个硼酸基因的亲脂性硼酸衍生物为4，4’ -联苯二硼酸、4，4’ -苯二硼酸、9，9- 二辛基荷-2, 7- 二硼酸、9，9- 二己基荷-2, 7- 二硼酸、9，9-双十二烧基荷-2, 7- 二硼酸或二硼酸。所述电极由三部分构成:膜基体、增塑剂及阳离子交换剂；膜基体为聚氯乙烯、聚氨酯、硅橡胶、醋酸纤维、聚丙烯酰胺或聚甲基丙烯酸-甲基丙烯酸二甲氨基乙酯；增塑剂为邻硝基苯辛醚、邻苯二甲酸二辛酯、邻苯二甲酸二丁酯、邻苯二甲酸二异丁酯、己二酸二辛酯或癸二酸二辛酯；阳离子交换剂为四苯硼酸钠、四苯硼酸衍生物盐或二壬基萘磺酸盐。利用探针上硼酸基团与葡萄糖发生缩合反应后，产生聚阴离子形式的寡聚物；再利用聚阴离子寡聚物与聚阳离子鱼精蛋白之间的静电作用，使对鱼精蛋白敏感的电极产生电位响应，进而实现对葡萄糖的电位传感。一种高选择性的电位型葡萄糖传感器的应用，利用探针与待测样品中葡萄糖发生缩合反应后，反应物再与产生静电作用，使对敏感的电极上引起电位响应，进而定性/定量的检测葡萄糖。所述检测过程为:(I)以阳离子交换剂掺杂的聚合物敏感膜作为工作电极，含有双硼酸基团的硼酸衍生物作为对葡萄糖识别的探针，并以聚阳离子鱼精蛋白作为指示离子进行电位检测；(2)记录工作电极在含有100 μ M的探针和I μ g/mL的鱼精蛋白的pH为10.5的碳酸缓冲溶液的电位变化；(3)向含有ΙΟΟμΜ 二硼酸探针的碳酸(pH为10.5)缓冲溶液中加入不同浓度的葡萄糖溶液，不同浓度反应1min后，再分别加入I μ g/mL的鱼精蛋白，记录电位的变化情况；(4)以步骤⑵中获得的电位变化值为初始信号，(3)中获得的电位变化为各浓度葡萄糖下的信号，两个信号值相减作为最终定量信号，以最终定量信号为纵坐标葡萄糖浓度为横坐标绘制工作曲线；(5)按照(1)-(3)的步骤对实际样品进行测试，根据标准工作曲线计算样品中葡萄糖的浓度值。本专利技术所具有的优点:本专利技术利用双硼酸与葡萄糖的缩合反应，降低了葡萄糖识别体的设计难度，同时提高了检测的选择性；利用形成的聚阴离子寡聚物与聚阳离子鱼精蛋白之间的静电作用以及对鱼精蛋白敏感的聚合物膜电极，本专利技术实现了对葡萄糖的简单、高选择性、无酶检测。【附图说明】图1为本专利技术实施例提供的二硼酸探针与葡萄糖的反应过程。图2为本专利技术实施例提供的检测原理。图3A为本专利技术实施例提供的以4，4’ -联苯二硼酸为探针，以鱼精蛋白为指示离子检测葡萄糖的实时电位响应曲线。图3B为本专利技术实施例提供的以4，4’ -联苯二硼酸为探针，以鱼精蛋白为指示离子检测葡萄糖的及标准工作曲线。图4为本专利技术实施例提供的葡萄糖电位型传感器的选择性。【具体实施方式】本专利技术利用硼酸基团与顺式二醇的共价结合作用，含有两个硼酸基团的硼酸衍生物探针可以和含有两个顺式二醇基团的葡萄糖形成环状和线性的聚阴离子形式的寡聚硼酸酯，其它单糖如果糖及半乳糖等只含有一个顺式二醇基团，因而不能形成寡聚物。利用形成的聚阴离子形式的寡聚硼酸酯与聚阳离子鱼精蛋白之间的静电作用，形成的聚阴离子可以显著减少聚阳离子鱼精蛋白在二壬基萘磺酸盐掺杂的聚合物膜电极上的电位响应，据此，可实现葡萄糖的高选择性检测。与传统的检测方法相比，该专利技术不需要进行复杂的探针设计，同时操作简便，可以实现葡萄糖的高选择性无酶电位检测。实施例1本专利技术以4，4’ -联苯二硼酸为探针检测葡萄糖为例。其操作步骤如下:(I)聚合物膜电极的制备称取196mg聚氯乙稀、196mg邻硝基苯辛醚、12mg 二壬基萘磺酸溶于3.5mL四氢呋喃中，搅拌均匀后倒入固定在玻璃板上的内径为3.5cm的玻璃环中。待四氢呋喃挥发完毕后，使用打孔器将膜切割为内径为3_的小圆片并粘贴到底部套有PVC管的移液枪枪头上。使用12mM的NaCl溶液作为内充液及活化液活化电极，待用。(2)葡萄糖的电位检测①以阳离子交换剂掺杂的聚合物敏感膜作为工作电极，含有双硼酸基团的硼酸衍生物作为对葡萄糖识别的探针，并以聚阳离子鱼精蛋白作为指示离子进行电位检测；②使用二甲亚砜配制10mM的4，4’ -苯二硼酸，向pH为10.5的碳酸缓冲溶液中加入上述溶液，使4，4’ -联苯二硼酸的最终浓度为100 μ Mo然后加入I μ g/mL的鱼精蛋白，记录工作电极电位变化；③再使用二甲亚砜配制10mM的4，4’ -苯二硼酸，向pH为10.5的碳酸缓冲溶液中加入上述溶液，使4，4’ -联苯二硼酸的最终浓度为100 μ Μ?向溶液中加入葡萄糖溶液(使其最终浓度为0.2、2、5、8、10、13mM)，的然后加入I μ g/mL的鱼精蛋白，记录电位变化情况(参见图A) ο④以步骤②中获得的电位变化值为初始信号，③中获得的电位变化为各浓度葡萄糖下的信号，两个信号值相减作为最终定量信号，以最终定量信号为纵坐标葡萄糖浓度为横坐标绘制工作曲线(参见图3B)；(3)选择性测试使用(2)中描述的方法对不同浓度的葡萄糖、果糖、半乳糖、甘露糖以及它们的混合物进行测试，所得的选择性结果见图4。由图4可知0.5mM的果糖、半乳糖及甘露糖存在时对葡萄糖检测的干扰较小。【主权项】1.一种高选择性的电位型葡萄糖传感器，其特征在于:使用含有双硼酸基团的硼酸衍生物作为对葡萄糖识别的探针，以阳离子交换剂掺杂的聚合物膜作为电极，并以聚阳离子鱼精蛋白作为指示离子产生电位信号； 所述硼酸为无机或有机硼酸，含有硼酸基团的各种硼酸衍生物。2.按权利要求1所述的高选择性的电位型葡萄糖传感器，其特征在于:所述含有硼酸基团的各种硼酸衍生物为含有两个硼酸基因的亲脂性硼酸衍生物。3.按权利要求2所述的高选择性的电位型葡萄糖传感器，其特征本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高选择性的电位型葡萄糖传感器，其特征在于：使用含有双硼酸基团的硼酸衍生物作为对葡萄糖识别的探针，以阳离子交换剂掺杂的聚合物膜作为电极，并以聚阳离子鱼精蛋白作为指示离子产生电位信号；所述硼酸为无机或有机硼酸，含有硼酸基团的各种硼酸衍生物。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：秦伟，李龙，
申请(专利权)人：中国科学院烟台海岸带研究所，
类型：发明
国别省市：山东;37