带有整体材料固载酶微反应器的微流控芯片葡萄糖电化学检测方法

论文摘要

葡萄糖生物传感器是检测葡萄糖浓度最常用的方法,微型化和便携化是其发展的一个重要方向。微流控芯片技术的发展为生物传感器的小型化及试样与试剂消耗的降低提供了条件。本论文在已有研究的基础上,对所建立的芯片葡萄糖电化学流动分析系统进行了改进,成功地制备了整体材料固载酶微反应器并与流动芯片电化学检测池连用,用于人血血浆中葡萄糖含量的测定。首先利用共价键合法将葡萄糖氧化酶（GOD）固定在石英毛细管内壁（i.d.250μm）,得到开口管式固定化酶微反应器,与微流控芯片电化学检测池连接,采用重力进样方式实现了葡萄糖含量的连续测定。用电化学检测方法测得固定化酶表观米氏常数（Km）为9.73 mmol/L,在+0.5 V vs. Ag/AgCl,葡萄糖浓度在0.5-6 mmol/L范围内呈现良好的线性（R=0.9988）,检出限为0.02 mmol/L （S/N=3）,相对标准偏差（RSD）为1.6%（n=11）。通过引入电子传递媒介体对苯醌使抗坏血酸和尿酸等电活性物质对葡萄糖测定过程的干扰降低,在+0.3V vs.Ag/AgCl,对苯醌浓度2.5 mmol/L时,在1.0-10 mmol/L内的线性相关系数为0.9985,相对标准偏差RSD=4.5%（n=11）。与注射泵驱动方法相比,系统得到简化,检出限和重现性也得到了改善。在一步法合成过程中直接将葡萄糖氧化酶（GOD）掺杂在聚丙烯酰胺整体材料中并固定于石英毛细管中成功制备了整体柱式固定化酶微反应器,与微流控芯片电化学检测池连接,实现了对少量葡萄糖溶液的测定。固定化酶表观米氏常数（Km）为1.64mmol/L,在+0.5V vs.Ag/AgCl,在0.05-2 mmol/L范围内呈现良好的线性（R=0.9984）,检出限0.01 mmol/L （S/N=3）,相对标准偏差（RSD）为3.8%（n=11）。与开口管式固定化酶微反应器相比,米氏常数明显降低,灵敏度和检出限也有一定的改善。

论文目录

• 中文摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 生物传感器
• 1.2.1 生物传感器概述
• 1.2.2 生物传感器原理
• 1.2.3 生物传感器分类
• 1.2.4 固定化酶
• 1.2.5 生物传感器的应用
• 1.2.6 生物传感器的发展与展望
• 1.3 微流控芯片
• 1.3.1 微流控芯片概述
• 1.3.2 微流控芯片的检测方法
• 1.3.3 微流控芯片中常用的流体驱动技术
• 1.3.4 微流控芯片在蛋白分析中的应用
• 1.4 论文工作目的及设计思想
• 第2章 芯片电化学检测葡萄糖生物传感器的改进及表征
• 2.1 引言
• 2.2 实验部分
• 2.2.1 仪器
• 2.2.2 试剂与溶液配制
• 2.2.3 微流控芯片葡萄糖传感器制备
• 2.3 结果与讨论
• 2.3.1 石英毛细管内壁固定酶
• 2.3.2 固定化酶的活性表征
• 2.3.3 重力驱动液流控制
• 2.3.4 以氧气为电子传递介体的传感器的系统工作条件优化
• 2.3.5 传感器工作范围
• 2.3.6 米氏常数
• 2.3.7 开口管式固定化酶微反应器稳定性
• 2.3.8 回收率实验
• 2.3.9 重金属离子对葡萄糖氧化酶的抑制
• 2.3.10 以对苯醌为电子传递介体的第二代生物传感器工作原理
• 2.3.11 以对苯醌为电子传递介体传感器的系统工作条件优化
• 2.3.12 葡萄糖生物传感器工作范围
• 2.3.13 开口管式固定化酶微反应器稳定性
• 2.3.14 加标回收率
• 2.3.15 抗坏血酸和尿酸的影响
• 2.4 小结
• 第3章 带有整体材料固载酶微反应器的芯片葡萄糖电化学检测
• 3.1 引言
• 3.2 实验部分
• 3.2.1 仪器
• 3.2.2 试剂与溶液配制
• 3.2.3 微流控电化学检测池的制备
• 3.2.4 聚丙烯酰胺整体柱微酶反应器的制备
• 3.2.5 固定化酶整体材料的形貌表征
• 3.3 结果与讨论
• 3.3.1 固定化酶整体材料的形貌表征
• 3.3.2 固定化酶的活性表征
• 3.3.3 系统工作条件优化
• 3.3.4 传感器工作范围
• 3.3.5 米氏常数
• 3.3.6 固定化酶反应器稳定性
• 3.3.7 回收率实验
• 3.4 小结
• 第4章 结论
• 参考文献
• 致谢