生物传感器及其制备方法、葡萄糖含量检测方法技术

一种生物传感器，用于检测葡萄糖含量，其包括一凝胶基体，所述凝胶基体中分散有葡萄糖氧化酶、过氧化物酶以及显色剂，所述凝胶基体中形成有多个孔洞，所述孔洞的尺寸为50nm‑550nm。本发明专利技术还提供一种上述生物传感器的制备方法和葡萄糖含量检测方法。

Biosensor and its preparation method and determination of glucose content

A biosensor is used to detect glucose content, which comprises a gel matrix. The gel matrix is dispersed with glucose oxidase, peroxidase and chromogenic agent. There are many holes in the gel matrix, and the size of the holes is 50nm 550nm. The invention also provides a preparation method of the biosensor and a glucose content detection method.

【技术实现步骤摘要】
生物传感器及其制备方法、葡萄糖含量检测方法
本专利技术涉及一种生物传感器，尤其涉及一种用于检测葡萄糖含量的生物传感器、该生物传感器的制备方法以及葡萄糖含量检测方法。
技术介绍
目前，全球拥有大约3亿糖尿病患者，而同时在我国的糖尿病患者的数量就接近1亿，因此对糖尿病患者血液中的葡萄糖浓度的检测具有极其重要的实际意义。同时，研究表明眼泪中葡萄糖含量和人体血液中葡萄糖的含量有确定的相关性，因此，不仅可以对血糖做直接测量，还可通过测量眼泪中的葡萄糖含量间接推算出血糖值，从而达到无损检测的目的。然而，现有的用于检测眼泪或血液中葡萄糖含量的生物监测器灵敏度较低。
技术实现思路
有鉴于此，有必要提供一种用于检测葡萄糖含量的生物传感器，能够解决以上问题。另，还有必要提供一种用于上述生物传感器的制备方法。另，还有必要提供一种葡萄糖含量检测方法。本专利技术提供一种生物传感器的制备方法，包括：混合凝胶前驱体、葡萄糖氧化酶、过氧化物酶、显色剂以及光降解型纳米粒子以得到一混合物，其中，所述光降解型纳米颗粒具有邻硝基苄基基团，所述光降解型纳米粒子的粒径为35nm-250nm；将上述混合物置于模具中反应，其中，所述凝胶前驱体发生聚合反应形成一凝胶基体，而所述葡萄糖氧化酶、所述过氧化物酶、所述显色剂以及所述光降解型纳米粒子分散于所述凝胶基体；清洗所述凝胶基体；以及对清洗后的所述凝胶基体进行紫外光照射，使所述光降解型纳米粒子在所述紫外光照射下分解而在所述凝胶基体中形成多个孔洞，从而制得所述生物传感器。本专利技术还提供一种生物传感器，用于检测葡萄糖含量，该生物传感器包括一凝胶基体，所述凝胶基体中分散有葡萄糖氧化酶、过氧化物酶以及显色剂，所述凝胶基体中形成有多个孔洞，所述孔洞的尺寸为50nm-550nm。本专利技术还提供一种葡萄糖含量检测方法，包括：提供一用于检测葡萄糖含量的生物传感器，包括一凝胶基体，所述凝胶基体中分散有葡萄糖氧化酶、过氧化物酶以及显色剂，所述凝胶基体中形成有多个孔洞，所述孔洞的尺寸为50nm-550nm；将所述生物传感器与待测样品接触，从而引发所述待测样品中的葡萄糖与周围的氧气在葡萄糖氧化酶的作用下反应产生过氧化氢，然后，过氧化氢在过氧化物酶的作用下氧化所述显色剂而使所述显色剂的颜色发生变化，从而使所述生物传感器变色；以及将变色后的所述生物传感器跟预设的比色卡比对，从而确定葡萄糖含量。本专利技术的生物传感器与葡萄糖接触时会变色，因此，可通过将变色后的所述生物传感器跟预设的比色卡比对，从而确定葡萄糖含量；再者，所述生物传感器具有多孔结构，因此可增加所述生物传感器与葡萄糖的接触面积，即，有利于葡萄糖进入所述生物传感器内部与葡萄糖氧化酶充分反应，因此，有利于提高所述生物传感器的灵敏度。附图说明图1为本专利技术一较佳实施方式的生物传感器的结构示意图。主要元件符号说明生物传感器100凝胶基体10孔洞11如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本专利技术。具体实施方式请参阅图1，本专利技术一较佳实施例提供一种用于检测葡萄糖含量的生物传感器100的制备方法，该生物传感器100可应用于隐形眼镜或创伤敷料中，用于检测眼泪或血液中的葡萄糖含量。所述制备方法包括如下步骤：步骤一，混合凝胶前驱体、葡萄糖氧化酶(glucoseoxidase,GOx)、过氧化物酶(peroxidase)、显色剂(colordevelopingagent,CDA)以及光降解型纳米粒子以得到一混合物。所述光降解型纳米颗粒为能够在紫外光照射下分解的纳米颗粒，所述光降解型纳米粒子的粒径为35nm-250nm。在本实施方式中，在所述混合物中，所述凝胶前驱体的质量百分比为58.2％-98％，所述葡萄糖氧化酶的含量为62-158units/g(国际单位/克)，所述过氧化物酶的含量为18-205units/g，所述显色剂的质量百分比为1.86％-42％，所述光降解型纳米粒子的质量百分比为0.13％-8.6％。在本实施方式中，所述凝胶前驱体包括亲水性单体、交联剂及引发剂。所述亲水性单体可选自2-甲基丙烯酸羟乙基酯(HEMA)、N,N-二甲基丙烯酰胺(DMA)、甲基丙烯酸甲酯(MMA)、N-乙烯基吡咯烷酮(NVP)、聚乙二醇甲基丙烯酸酯(PEGMA)、三(三甲基硅基)硅烷(TRIPS)、聚二甲基硅氧烷(PDMS)聚马来酸乙二醇酯(PEGMA)、丙烯酸羟乙基酯(HEA)、甲基丙烯酸羟丙基酯(HPMA)、甲基丙烯酸二甲基氨基乙酯(DMAEMA)以及丙烯酸甲酯(MA)等中的至少一种。所述交联剂可选自乙二醇二甲基丙烯酸酯(EGDMA)、三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯(TMPTMA)、N,N'-亚甲基二丙烯酰胺(MBAA等中的至少一种。所述引发剂可以为过硫酸铵(ammoniumpersulfate,APS)和四甲基乙二胺(N,N,N’,N’-tetramethylethylenediamine,TEMED)的混合物。更具体的，在所述凝胶前驱体中，所述亲水性单体的质量百分比为69.3％-99％，所述交联剂的质量百分比为0.45％-12.8％，所述引发剂的质量百分比为0.36％-19.5％。在本实施方式中，所述过氧化物酶可以是辣根过氧化物酶(horseradishperoxidase，HRP)。在本实施方式中，所述显色剂可选自碘化钾(potassiumiodide)、2,4,6-三溴-3-羟基苯甲酸(TBHBA)/4-氨基安替比林(4-AAP)、邻苯二胺(O-phenylenediamine,OPD)、3,3',5,5'-四甲基联苯胺(tetramethylbenzidine,TMB)等中的一种。其中，所述光降解型纳米粒子可通过如下方式制备：混合光降解型丙烯酸酯(photodegradableacrylate，PA，化学结构图为)和聚乙二醇二甲基丙烯酸酯(polyethyleneglycoldimethacrylate,PEGDMA)以得到一水相溶液；混合过硫酸铵、四甲基乙二胺以及油以得到一油相溶液；搅拌所述油相溶液，并向处于搅拌过程中的所述油相溶液中加入所述水相溶液，以得到一油包水型(W/O型)乳状液，其中，所述光降解型丙烯酸酯、所述聚乙二醇二甲基丙烯酸酯、所述过硫酸铵以及四甲基乙二胺在混合后发生聚合反应而生成所述光降解型纳米粒子；静置所述乳状液，并过滤得到所述光降解型纳米粒子。在本实施方式中，所述油可为橄榄油或椰子油。混合所述水相溶液和所述油相溶液的体积比可介于1:16和1:105。所述光降解型丙烯酸酯的制备过程为现有技术，此不赘述。其中，所述光降解型纳米粒子具有邻硝基苄基(o-nitrobenzylether，化学结构图为)基团，而邻硝基苄基基团可在紫外光照射下分解，所述分解反应如下所示：步骤二，将上述混合物置于模具中反应，其中，所述凝胶前驱体发生聚合反应形成一凝胶基体10，而所述葡萄糖氧化酶、所述过氧化物酶、所述显色剂以及所述光降解型纳米粒子分散于所述凝胶基体10。其中，所述引发剂优选为APS/TEMEA，其不属于光引发剂，也不属于热引发剂。即，反应过程不需进行紫外光照射，避免所述光降解型纳米粒子在所述聚合反应过程中分解；反应过程也不需进行加热，避免温度升高破坏所述葡萄糖氧化酶的活性。步骤三，清洗所述凝胶基体10本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种生物传感器的制备方法，包括：混合凝胶前驱体、葡萄糖氧化酶、过氧化物酶、显色剂以及光降解型纳米粒子以得到一混合物，其中，所述光降解型纳米颗粒具有邻硝基苄基基团，所述光降解型纳米粒子的粒径为35nm‑250nm；将上述混合物置于模具中反应，其中，所述凝胶前驱体发生聚合反应形成一凝胶基体，而所述葡萄糖氧化酶、所述过氧化物酶、所述显色剂以及所述光降解型纳米粒子分散于所述凝胶基体；清洗所述凝胶基体；以及对清洗后的所述凝胶基体进行紫外光照射，使所述光降解型纳米粒子在所述紫外光照射下分解而在所述凝胶基体中形成多个孔洞，从而制得所述生物传感器。

【技术特征摘要】
1.一种生物传感器的制备方法，包括：混合凝胶前驱体、葡萄糖氧化酶、过氧化物酶、显色剂以及光降解型纳米粒子以得到一混合物，其中，所述光降解型纳米颗粒具有邻硝基苄基基团，所述光降解型纳米粒子的粒径为35nm-250nm；将上述混合物置于模具中反应，其中，所述凝胶前驱体发生聚合反应形成一凝胶基体，而所述葡萄糖氧化酶、所述过氧化物酶、所述显色剂以及所述光降解型纳米粒子分散于所述凝胶基体；清洗所述凝胶基体；以及对清洗后的所述凝胶基体进行紫外光照射，使所述光降解型纳米粒子在所述紫外光照射下分解而在所述凝胶基体中形成多个孔洞，从而制得所述生物传感器。2.如权利要求1所述的生物传感器的制备方法，其特征在于，在所述混合物中，所述凝胶前驱体的质量百分比为58.2％-98％，所述葡萄糖氧化酶的含量为62-158units/g，所述过氧化物酶的含量为18-205units/g，所述显色剂的质量百分比为1.86％-42％，所述光降解型纳米粒子的质量百分比为0.13％-8.6％。3.如权利要求1所述的生物传感器的制备方法，其特征在于，所述凝胶前驱体包括亲水性单体、交联剂及引发剂。4.如权利要求3所述的生物传感器的制备方法，其特征在于，所述亲水性单体选自2-甲基丙烯酸羟乙基酯、N,N-二甲基丙烯酰胺、甲基丙烯酸甲酯、N-乙烯基吡咯烷酮、聚乙二醇甲基丙烯酸酯、三(三甲基硅基)硅烷、聚二甲基硅氧烷聚马来酸乙二醇酯、丙烯酸羟乙基酯、甲基丙烯酸羟丙基酯、甲基丙烯酸二甲基氨基乙酯以及丙烯酸甲酯中的至少一种。5.如权利要求3所述的生物传感器的制备方法，其特征在于，所述交联剂选自乙二醇二甲基丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯以及N,N'-亚甲基二丙烯酰胺中的至少一种。6.如权利要求3所述的生物传感器的制备方法，其特征在于，所述引发剂为过硫酸铵和四甲基乙二胺的混合物。7.如权利要求3所述的生物传感器的制备方法，其特征在于，在所述凝胶前驱体中，所述亲水性单体的质量百分比为69...

【专利技术属性】
技术研发人员：简秀纹，
申请(专利权)人：鸿富锦精密工业深圳有限公司，鸿海精密工业股份有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44