电化学生物传感器及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种电化学生物传感器及其制备方法。该电化学生物传感器，包括工作电极，在所述工作电极上依次形成有酶层、载体层和交联层；所述酶层包括葡萄糖氧化酶或乳酸氧化酶；所述载体层由包括壳聚糖、二氧化硅、琼脂糖、和海藻酸或其盐中至少一种的原料制备而成；所述交联层由包括交联剂的原料制备而成。本发明专利技术的电化学生物传感器在体内监测长时间不脱落不降解，可以长时间保持电流稳定。

【技术实现步骤摘要】
电化学生物传感器及其制备方法
本专利技术涉及分析领域，具体涉及一种电化学生物传感器及其制备方法。
技术介绍
生物传感器是利用电化学原理，把酶，抗体，抗原，微生物，核酸等生物活性物质作为敏感元件，将其浓度转化为电信号来快速，准确，方便测量生物物质含量的分析系统，其构成材料必须具有特定的性质，从而在体内发挥作用，并提供适宜的信号。电化学生物感应器已经被广泛应用于临床诊断、食品和药品分析以及环境控制等领域。近年来，葡萄糖传感器，尤其是可植入式葡萄糖传感器受到人们的广泛关注。这类传感器在临床应用中具有重要意义，特别式在监测糖尿病方面有重要的应用价值。基于过氧化氢电极的葡萄糖传感器具有很强的吸引力是因为它结构简单，适用于植入式监测。这类传感器的基本原理是，在葡萄糖氧化酶的参与下，氧气将葡萄糖氧化为葡萄糖酸和过氧化氢，然后通过过氧化氢和电极发生电化学反应产生的信号强度来计算葡萄糖的含量。葡萄糖氧化酶或者乳酸氧化酶的电极扎入人体后，酶会脱落，使信号降低，因此人体需要频繁更换电极，造成痛苦。过去十几年中，人们尝试各种方法来解决酶的固定化的问题。但是目前固定的方法很复杂，并且固化效果不好。
技术实现思路
基于此，本专利技术的目的是提供一种在体内监测长时间不脱落不降解，可以长时间保持电流稳定的电化学生物传感器。具体技术方案如下：一种电化学生物传感器，包括工作电极，在所述工作电极上依次形成有酶层、载体层和交联层；所述酶层包括葡萄糖氧化酶或乳酸氧化酶；所述载体层由包括壳聚糖、二氧化硅、琼脂糖、和海藻酸或其盐中至少一种的原料制备而成；所述交联层由包括交联剂的原料制备而成。在其中一些实施例中，所述壳聚糖为羧甲基壳聚糖。在其中一些实施例中，所述海藻酸或其盐为海藻酸钠。在其中一些实施例中，所述载体层由包括海藻酸钠的原料制备而成。在其中一些实施例中，制备所述载体层的原料还包括羧甲基壳聚糖、二氧化硅和琼脂糖中的至少一种。在其中一些实施例中，制备所述载体层的原料还包括羧甲基壳聚糖、二氧化硅和琼脂糖中的至少二种。在其中一些实施例中，所述载体层由包括羧甲基壳聚糖、二氧化硅、琼脂糖和海藻酸钠的原料制备而成。在其中一些实施例中，所述酶层和/或交联层中还包括氯化钙。在其中一些实施例中，所述载体层由载体层原料水溶液在所述酶层表面点胶或印刷而成；海藻酸钠在所述载体层原料水溶液中的浓度为0.5～5wt％，优选为1～3wt％。在其中一些实施例中，当所述载体层中包括羧甲基壳聚糖时，所述羧甲基壳聚糖在所述载体层原料水溶液中的浓度为0.5～2wt％。在其中一些实施例中，当所述载体层中包括二氧化硅时，所述二氧化硅在所述载体层原料水溶液中的浓度为0.05～0.5wt％，优选为0.1～0.2wt％。在其中一些实施例中，当所述载体层中包括琼脂糖时，所述琼脂糖在所述载体层原料水溶液中的浓度为0.5～2wt％，优选为1wt％。在其中一些实施例中，所述载体层由载体层原料水溶液在所述酶层表面点胶或印刷而成；所述海藻酸钠在所述载体层原料水溶液中的浓度为1～3wt％；所述羧甲基壳聚糖在所述载体层原料水溶液中的浓度为0.5～2wt％；所述二氧化硅在所述载体层原料水溶液中的浓度为0.1～0.2wt％；所述琼脂糖在所述载体层原料水溶液中的浓度为0.5～2wt％。在其中一些实施例中，所述二氧化硅在使用前先分散在水中，再经高速匀浆机匀浆处理。在其中一些实施例中，所述海藻酸钠在使用前先高温加热，并与虾青素混合。在其中一些实施例中，所述羧甲基壳聚糖在使用前先在水中浸泡1～3天。在其中一些实施例中，所述琼脂糖在使用前先在水中浸泡1～3天。在其中一些实施例中，所述交联剂包括戊二醛、二环氧辛烷、辛二亚胺和碳二亚胺中的至少一种。在其中一些实施例中，所述交联层由所述交联剂的水溶液在所述载体层表面点胶或印刷而成；所述交联剂的水溶液中交联剂的浓度为0.5～2wt％。在其中一些实施例中，所述酶层由葡萄糖氧化酶或乳酸氧化酶的水溶液在所述工作电极表面点胶或印刷而成；所述葡萄糖氧化酶或乳酸氧化酶的水溶液中葡萄糖氧化酶或乳酸氧化酶的浓度为0.1-5wt％。本专利技术的另一目的是提供一种上述的电化学生物传感器的制备方法，包括以下步骤：(1)在工作电极表面，点胶或印刷所述葡萄糖氧化酶或乳酸氧化酶的水溶液，形成所述酶层；(2)在所述酶层的表面，点胶或印刷载体层原料的水溶液，形成所述载体层。(3)在所述载体层的表面，点胶或印刷所述交联剂的水溶液，形成所述交联层。在其中一些实施例中，所述制备方法包括以下步骤：(1)在工作电极表面，点胶或印刷所述葡萄糖氧化酶或乳酸氧化酶的水溶液，干燥，形成所述酶层；(2)在所述酶层的表面，点胶或印刷载体层原料的水溶液，干燥，形成所述载体层。(3)在所述载体层的表面，点胶或印刷所述交联剂的水溶液，干燥，形成所述交联层。与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：本专利技术的专利技术人首次意外发现，在酶层上用特定的载体材料先形成载体层后，再在载体层上形成交联层，通过在酶层和交联层中间形成载体层的设计可以使得酶层和交联层之间交联效果很好，酶活性很高，最终使得葡萄糖氧化酶/乳酸氧化酶生物传感器在体内具有优异的固酶时长，在长时间内可以维持很好的电流稳定性，最终以很简便的方式实现了很好的效果。进一步地，本专利技术的专利技术人在研发中还发现，载体层原料的种类对于生物传感器固酶时长会具有一定的影响，选择包括海藻酸钠的载体层，尤其是选择包括羧甲基壳聚糖、二氧化硅、琼脂糖和海藻酸钠的载体层，可以显著提高固酶效果，实现更长的固酶时长。具体实施方式本专利技术下列实施例中未注明具体条件的实验方法，通常按照常规条件，或按照制造厂商所建议的条件。实施例中所用到的各种常用化学试剂，均为市售产品。除非另有定义，本专利技术所使用的所有的技术和科学术语与属于本专利技术的
的技术人员通常理解的含义相同。本专利技术的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不用于限制本专利技术。本专利技术的术语“包括”和“具有”以及它们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如包含了一系列步骤的过程、方法、装置、产品或设备没有限定于已列出的步骤或模块，而是可选地还包括没有列出的步骤，或可选地还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤。在本专利技术中提及的“多个”是指两个或两个以上。“和/或”，描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。本实施方式提供一种电化学生物传感器，包括工作电极，在所述工作电极上依次形成有酶层、载体层和交联层(在所述工作电极上表面形成的酶层、在所述酶层表面上形成的载体层和在所述载体层表本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电化学生物传感器，包括工作电极，其特征在于，在所述工作电极上依次形成有酶层、载体层和交联层；/n所述酶层包括葡萄糖氧化酶或乳酸氧化酶；/n所述载体层由包括壳聚糖、二氧化硅、琼脂糖、和海藻酸或其盐中至少一种的原料制备而成；/n所述交联层由包括交联剂的原料制备而成。/n

【技术特征摘要】
1.一种电化学生物传感器，包括工作电极，其特征在于，在所述工作电极上依次形成有酶层、载体层和交联层；
所述酶层包括葡萄糖氧化酶或乳酸氧化酶；
所述载体层由包括壳聚糖、二氧化硅、琼脂糖、和海藻酸或其盐中至少一种的原料制备而成；
所述交联层由包括交联剂的原料制备而成。


2.根据权利要求1所述的电化学生物传感器，其特征在于，所述载体层由包括海藻酸钠的原料制备而成。


3.根据权利要求2所述的电化学生物传感器，其特征在于，制备所述载体层的原料还包括壳聚糖、二氧化硅和琼脂糖中的至少一种；所述壳聚糖优选为羧甲基壳聚糖。


4.根据权利要求2所述的电化学生物传感器，其特征在于，制备所述载体层的原料还包括壳聚糖、二氧化硅和琼脂糖中的至少二种；所述壳聚糖优选为羧甲基壳聚糖。


5.根据权利要求4所述的电化学生物传感器，其特征在于，所述载体层由包括羧甲基壳聚糖、二氧化硅、琼脂糖和海藻酸钠的原料制备而成。


6.根据权利要求2～5任一项所述的电化学生物传感器，其特征在于，所述酶层和/或交联层中还包括氯化钙。


7.根据权利要求2～5任一项所述的电化学生物传感器，其特征在于，所述载体层由载体层原料水溶液在所述酶层表面点胶或印刷而成；所述海藻酸钠在所述载体层原料水溶液中的浓度为0.5～5wt％，优选为1～3wt％。


8.根据权利要求7所述的电化学生物传感器，其特征在于，当所述载体层中包括羧甲基壳聚糖时，所述羧甲基壳聚糖在所述载体层原料水溶液中的浓度为0.5～2wt％。


9.根据权利要求7所述的电化学生物传感器，其特征在于，当所述载体层中包括二氧化硅时，所述二氧化硅在所述载体层原料水溶液中的浓度为0.05～0.5wt％，优选为0.1～0.2wt％。


10.根据权利要求7所述的电化学生物传感器，其特征在于，当所述载体层中包括琼脂糖时，所述琼脂糖在所述载体层原料水溶液中的浓度为0.5～2wt％。

【专利技术属性】
技术研发人员：吴岸峰，景振辉，赖远强，
申请(专利权)人：广州万孚生物技术股份有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44