生物测试条制造技术

本发明专利技术提供了一种生物测试条，该测试条具有一个基片，该基片上有工作电极和对电极，所述工作电极上有环糊精、电子传递中介体和生物活性酶形成的包络物，其中所述电子传递中介体选自醌、甲基蓝、甲基紫、二茂铁和二茂铁衍生物。该试条的生产成本低、互换性好、抗干扰、能在室温甚至高温下长期稳定保存。本发明专利技术还提供了制备该试条的方法。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及电化学分析及临床化学领域。更具体地说，本专利技术涉及一种新的生物测试条及其制备方法。
技术介绍
目前已有的市售生物测试条，例如测试血液葡萄糖水平的血糖测试条，通常是将生物活性酶(如葡萄糖脱氢酶或葡萄糖氧化酶)与碳糊混合，然后采用丝网印刷技术制作出基于碳糊电极(通常称为厚膜电极)的测试条。然而，这种碳糊电极存在以下一些缺点。首先，电极中的用酶量较高，因此使生物测试条的成本升高。第二，在用丝网印刷方法制得的电极中，电子传递中介体容易流失，从而使得生物测试条的灵敏度、线性响应和抗干扰性变差。第三，这种生物测试条的储存寿命较短，通常需要冷藏保存，这样就给产品的运输和储存带来了许多困难和不便。另外，用丝网印刷技术制作出的电极其尺寸难以保持稳定，因此，产品的合格率较低。为了克服上述缺点，本领域中仍然需要有一种新的成本低、互换性好、线性好、抗干扰、能长期稳定保存的生物测试条。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种新的成本低、互换性好、线性好、抗干扰和/或能长期稳定保存的生物测试条。本专利技术的另一目的是提供上述生物测试条的制备方法。本专利技术第一方面提供了一种生物测试条，它包含基片，该基片上有工作电极和对电极(兼作参比电极)，所述工作电极上有环糊精、电子传递中介体和生物活性酶形成的包络物，其中所述电子传递中介体选自醌、甲基蓝、甲基紫、二茂铁和二茂铁衍生物。所述生物测试条的基片可以采用任何本领域技术人员已知的常规材料。这些材料是不导电的、在机械上稳定的材料。这些材料包括，但不局限于陶瓷材料、聚酯材料等。该试条可以制成各种合适的形状，较佳地可制成条状或片状。在本专利技术中，基片上的工作电极和对电极可用相同的黄金或铂金材料制成。与现有技术不同的是，在本专利技术中，是采用微电子方法将工作电极和对电极施加到基片上。适用于本专利技术的微电子方法例如包括气相沉积(例如真空蒸发、溅射涂布和化学气相沉积)、离子溅射沉积、阴极电弧沉积、电镀、化学镀、真空镀膜及光刻等方法。这些方法是微电子领域中将金属施加到基材上所常用的方法。为了获得有一定图案的沉积层/膜，还可采用掩模、光刻、定向离子束和沉积源束等本领域已知的方法。所述生物活性酶是能与待测化学物质发生反应的酶。因此，酶的类型取决于待测化学物质的类型。在本专利技术中，较佳的生物活性酶选自葡萄糖氧化酶、胆固醇氧化酶和半乳糖氧化酶。这些酶均可市售购得。然而，本领域技术人员也可对本文公开的内容加以改进，以使本专利技术能采用其它类型的酶或测试其它化学物质。所有这些改动均包括在本专利技术的范围内。本专利技术应用了超分子化学原理，通过环糊精和电子传递中介体形成包络物(inclusive)，然后再与生物活性酶溶液混合，使得所固定的酶能在较恶劣条件(例如高温)下长期保持高生物活性。另外，该方法还能使包合在酶层中的电子转移(迁移)中介体在水溶液中长期稳定而不流失，从而使测试时的外加电位得以较大幅度降低，减少测定时血样中其它物质的干扰。环糊精是一类环状寡糖分子，它包含吡喃葡萄糖亚基，具有环形圆柱状空间结构。分子中极性(亲水性)羟基朝向结构外，非极性(亲油性)主链碳和醚氧衬在环的内腔中。该空腔能通过非共价方式结合形成包络物来容纳(接受)活性组分。在本专利技术中，可采用的环糊精例如是含有6个、7个和8个吡喃葡萄糖分子的环糊精，即分别是α-环糊精、β-环糊精和γ-环糊精。另外，可对环糊精分子的外部羟基取代基可加以改进，以形成有其它所需增强效果的衍生物。这些环糊精衍生物的例子是烷基化衍生物，如2，6-二甲基-β-环糊精；羟基烷基化衍生物，如羟丙基-β-环糊精；支链衍生物如二葡糖基-β-环糊精；磺烷基衍生物，如磺基丁基醚-β-环糊精；和羧甲基化衍生物，如羧甲基-β-环糊精。这些衍生物的使用也在本专利技术范围内。本专利技术中采用的电子传递中介体选自醌、甲基蓝、甲基紫、二茂铁和二茂铁衍生物(如甲基二茂铁、二茂铁羧酸、二茂铁乙醇等)。本专利技术所用的环糊精和电子传递中介体均可从商业途径获得。本领域技术人员无需过多实验即可确定环糊精、电子传递中介体和生物活性酶的用量。通常，环糊精的浓度宜为0.05-0.1克/毫升，较佳的为0.06-0.09克/毫升，最佳的为0.08克/毫升。电子传递中介体的用量无需严格控制，可以过量，其浓度通常可以在0.5-2毫克/毫升之间。在本专利技术的一个较佳实施方案中，所述测试条上还可任选地覆盖上一层抗干扰膜。该抗干扰膜能进一步保持固定化酶层的长期稳定性，并提供抗干扰性能。所述抗干扰膜宜具有以下特征1)具有可控制的孔径；2)具有自粘性；3)具有生物相容性。制备所述抗干扰膜的材料包括，但不局限于，明胶、壳聚糖、醋酸纤维素膜等，其中以壳聚糖为最佳。本专利技术另一方面提供了一种制备本专利技术上述生物测试条的方法，该方法包括下列步骤a)在基片上形成工作电极和对电极；b)混合环糊精、电子传递中介体和生物活性酶形成包络物，其中所述电子传递中介体选自醌、甲基蓝、甲基紫、二茂铁和二茂铁衍生物；c)将步骤b)获得的包络物施加到工作电极表面上；d)使施加的包络物干燥。环糊精和电子传递中介体以及生物活性酶通常可在加热或不加热的条件下，在合适装置中反应形成包络物。制得的包络物可用任何常规方式或装置施加到工作电极上，其中较佳的是采用微量进样器进行加样。该试条可在不破坏酶活性的条件和温度下(通常是室温下)干燥。与现有技术相比，本专利技术具有下列几个优点首先，包络物的形成使得所固定的酶能在较恶劣条件(例如高温)下长期保持高生物活性，所得产品能在室温、甚至较高温度下长期保存而不丧失酶活性。其次，与丝网印刷方法相比，本专利技术方法所用的酶量较少，从而降低了生物测试条的生产成本。第三，由于本专利技术采用包络物来固定电子转移中介体，因此防止了电子转移中介体的流失，从而使测试时的外加电位得以较大幅度降低，减少测定时血样中其它物质的干扰。本专利技术采用铂作对电极兼作参比电极，其表面无需氯化。本专利技术所用的微电子平面加工方法简化了加工工艺，使得产品尺寸保持稳定，成品合格率高于95％，且该微电子方法也适合于本专利技术的包络物酶固定方法。另外，在生物测试条上覆上一层生物抗干扰膜，尤其是壳聚糖膜，从而能够进一步提高测定的选择性、抗干扰性和生物相容性。本专利技术生物测试条可用于临床检测、食品检验等各个领域。附图说明图1是平面单圆盘电极的示意图，图中标号(1)表示参比电极(兼作对电极)，(2)表示工作电极。具体实施例方式下面将结合实施例来进一步具体描述本专利技术。然而，应当理解，本专利技术并不局限于这些具体的实施例。实施例1葡萄糖测试条的制备1)首先，以4×7cm2陶瓷片为基体，真空溅射钛(50nm)和铂(200nm)。再用剥离刻蚀，制得直径为2毫米的铂盘工作电极，以及围绕工作电极的铂圆弧参比电极(见图1)。2)称取3.5克环糊精(上海生化试剂公司)，加入50毫升蒸馏水，在60℃水浴中溶解。边搅拌边滴加50毫升二茂铁乙醇(日本东京化成)溶液(1.2克/100毫升)，60℃水浴下搅拌4小时。冷却后离心分离，取出沉淀，用四氰呋喃洗涤三次，再用蒸馏水洗涤三次后真空干燥。3)医用棉签蘸取分析纯丙酮轻轻擦洗电极表面数次，再用分析纯无水乙醇擦洗电极表面。然后，将该所得电极置于培养皿中晾干备用。4)将电极与丝网图形精确对齐，印上水性特粘台板胶本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种生物测试条，它包含基片，该基片上有工作电极和对电极，其特征在于，所述工作电极上有环糊精、电子传递中介体和生物活性酶形成的包络物，其中所述电子传递中介体选自醌、甲基蓝、甲基紫、二茂铁和二茂铁衍生物。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：王荣，吴霞琴，章宗穰，朱建中，张国雄，
申请(专利权)人：上海师范大学，
类型：发明
国别省市：31[中国|上海]