[發明專利]一種電學與光學聯用尿液分析生化裝置及其制造方法

有效

• 申請號: 201210026598.2
• 申請日: 2012-02-07
• 公開（公告）號: CN102590165A
• 公開（公告）日: 2012-07-18
• 發明（設計）人: 熊兆賢;陳淑嫻;林丞;薛昊;邱虹
• 申請（專利權）人: 廈門大學
• 主分類號: G01N21/64
• 分類號: G01N21/64;G01N27/26;G01N27/327
• 代理公司: 廈門南強之路專利事務所 35200
• 代理人: 馬應森

技術領域

本發明涉及生物傳感器用功能材料，尤其是涉及一種電學與光學聯用尿液分析生化裝置及其制造方法。

背景技術

生物傳感器技術是近年發展起來的一個非常活躍的工程技術研究領域，其高度自動化、微型化與集成化的特點，減少了對使用者環境和技術的要求，在醫學領域為基礎醫學研究及臨床診斷提供了一種快速簡便的新型方法，可廣泛應用于體液中的微量蛋白、小分子有機物(如葡萄糖、抗生素、氨基酸、膽固醇和乳酸等各種物質的體內濃度)、核酸等多種生化指標檢驗，成為研究的熱點。1967年Updik和Hicks首次研制出以鉑電極為基體的葡萄糖氧化酶(GOD)電極，用于定量檢測血清中的葡萄糖含量(S.J.Updike，G.P.licks.The?Enzyme?Electrode[J].Nature，1967，214(5092)：986-988)。M.D.Marazuela等人報道了采用釕等過渡金屬絡合物的熒光猝滅效應制備的膽固醇光學生物傳感器，可在0.15～3.0Mm范圍內實現對血樣中游離膽固醇的動態檢測(M.D.Marazuela?et?al.Free?cholesterol?fiber-optic?biosensor?for?serum?samples?with?simplex?optimization.Biosensors?&?Bioelectronics[J].1997，12(3)：233-240)。王酉等人(王酉等.基于碳納米管修飾絲網印刷碳糊電極的葡萄糖和尿酸生物傳感器.傳感技術學報[J].2006，19(5)：2080-2083)在絲網印刷碳糊電極上利用吸附法固定葡萄糖氧化酶或尿酸酶，并用碳納米管進行修飾，鐵氰化鉀作為電子傳遞劑，制作用于測量人體血漿中葡萄糖和尿酸濃度的生物傳感器，可測范圍達1～33.3mM葡萄糖和2～20mg/dL尿酸。

目前，生物傳感器主要由分子識別元件(感受器)和信號轉換器(換能器)兩部分組成。按信號轉換器的原理，生物傳感器可分為電化學生物傳感器和光學生物傳感器等。電化學傳感器研究歷史較為悠久，技術較為成熟，電化學生物傳感器具有檢測范圍廣、檢測極限低和可在渾濁液體中檢測等突出的優點，得到了廣泛的應用。光學生物傳感器隨著上世紀90年代光纖技術的發展而逐漸興起，成為研究的熱點。光學生物傳感器具有無須參比電極，生物兼容性好，抗干擾能力強和靈敏度高等電化學傳感器所不具有的優點，但其檢測范圍和極限等特性不如電化學生物傳感器。本專利把兩者結合使用，彌補彼此的不足，互相校正，相輔相成，這是之前文獻所沒有報道的。

發明內容

本發明的目的在于提供一種電學與光學聯用尿液分析生化裝置及其制造方法。

本發明的技術方案是采用多孔氧化鋁箔酶電極作為敏感元件構造電化學生物傳感器，采用溶膠凝膠法制備聯吡啶釕熒光猝滅的光學生物酶傳感膜作為敏感元件構造光學生物傳感器，并把兩者整合為一套裝置，同時檢測人體體液的各項指標。

所述電學與光學聯用尿液分析生化裝置設有尿液反應池、LED光源、光纖光譜儀、單片機和顯示電路；在尿液反應池中設有光學生物傳感器、電化學生物傳感器和pH計，在尿液反應池上端設有尿液入口，在尿液反應池底部設有尿液出口，在尿液反應池的保護套下端設有電化學生物傳感器的修飾電極和對比電極；所述光學生物傳感器采集LED光源，所述光學生物傳感器的光學信號輸出端與光纖光譜儀輸入端口連接，光纖光譜儀的電流信號輸出端與單片機的輸入端口連接，電化學生物傳感器的電學信號輸出端與單片機的輸入端口連接，pH計的pH值輸出端與單片機的輸入端口連接；單片機的輸出端口與顯示電路的輸入端連接。

所述電學與光學聯用尿液分析生化裝置的制造方法包括以下步驟：

(1)基于聚吡咯/鉑納米絨毛修飾多孔氧化鋁箔電極的制備

1)在氧化鋁箔表面磁控濺射一層納米金，之后浸入含有1～5mmol/L鉑氯酸的0.1～0.8mol/L的硫酸溶液中，待電極表面完全變黑后取出用去離子水和乙酸反復淋洗，得到鉑納米絨毛修飾電極A。

2)將10～50U含酶量的添加適量戊二醛和牛血清白蛋白的酶液滴加于A表面，待其自然晾干后制得電學生物傳感器電極；

(2)基于聯吡啶釕熒光猝滅反應的光學生物傳感膜的制備

1)正硅酸乙酯和去離子水以摩爾比1∶(2～6)的比例混合，添加pH＝2的鹽酸溶液調節pH值，攪拌1～3h至混合液變澄清，得溶膠B₁；

2)將溶膠B₁和聯吡啶釕水溶液以體積比(10～1)∶1的比例混合，攪拌均勻，得溶膠B₂；