[實用新型]酶電極、酶傳感器、監測裝置和治療設備

有效

• 申請號: 201920657859.8
• 申請日: 2019-05-09
• 公開（公告）號: CN210221894U
• 公開（公告）日: 2020-03-31
• 發明（設計）人: 王晗;程京;楊木群
• 申請（專利權）人: 清華-伯克利深圳學院籌備辦公室
• 主分類號: G01N27/327
• 分類號: G01N27/327;G01N33/535;G01N33/533
• 代理公司: 廣州嘉權專利商標事務所有限公司 44205
• 代理人: 唐致明

本實用新型提供一種具有較高靈敏度的酶電極、酶傳感器、監測裝置和治療設備。該酶電極包括依次設置的基底電極和碳負載陣列，基底電極和碳負載陣列通過導電膠固定，碳負載陣列上固定有酶。本實用新型通過導電膠將碳負載陣列連接到基底電極上作為酶的固定載體，立體三維的碳負載陣列具有極高的比表面積，能夠為生物酶提供更多的吸附點，提高了酶的固定密度；同時，碳負載陣列可以大大提高檢測液和酶電極的接觸面積，有效提高電化學反應的電子傳導速率；從而能夠實現更高的靈敏度。

技術領域

本實用新型涉及生物傳感器技術領域，特別涉及一種酶電極、酶傳感器、監測裝置和治療設備。

背景技術

人體內無時不刻都在進行著各種代謝活動，例如糖代謝、脂肪代謝、蛋白質代謝等，各類代謝的正常進行是人體健康的必要保證，代謝異常則會引起人體各類疾病，例如糖尿病、痛風、心腦血管病、脂肪肝、苯丙酮尿癥等等。臨床上，常常需要抽血檢測人體的各類代謝物的指標，從而進行各類疾病的診斷以及后續的治療。

目前，針對人體代謝物的檢測手段主要是體外診斷，例如生化診斷、免疫診斷和分子診斷。體外診斷技術的優勢在于能快速檢測，成本較低。然而，體外診斷往往是在人體提取完檢測液后才能進行一次檢測，也就是說，只能得到該次檢測液的一個測試值。但是，患者往往是在發現自已的病情癥狀后才會到醫院進行此類診斷，此時疾病大多數已經形成，很可能已經錯過了最佳的治療時期。這種情況尤其體現在一些慢性疾病中，例如糖尿病、高脂血癥、腦卒中、冠心病等等。這些慢性非傳染性疾病病程長、起病隱匿，造成人體腦、心、腎等重要器官的損壞，影響人體身體健康和生活質量，而且該類疾病的醫療費用往往相當昂貴，極大增加了家庭負擔。

與此相反，針對人體的在體連續性監測技術可以長期監測相應指標的變化，能夠起到預防疾病、進行早期治療和術后監控復發的功能，彌補了體外診斷的短板，也是未來人體代謝物檢測的主要發展方向。人體代謝物在體連續性監測的核心在于需要能特異地、穩定地且連續地進行工作的代謝物傳感器，而生物酶催化就恰好符合這些特點。生物酶催化反應是指由酶作為催化劑進行催化的生物化學反應，它能特異性加快化學反應的速率而不改變反應的平衡點，在反應前后酶的質和量沒有改變，酶催化的特點是微量高效、高度特異性、酶活可調。以生物酶進行人體代謝物的檢測特異性好、簡便、快速、成本低廉。但在實際的在體監測酶傳感器的設計和實驗中研究人員發現，酶電極在工作過程中的電子傳導效率較低、酶催化反應效率較低，難以達到預期的靈敏度要求。

實用新型內容

本實用新型所要解決的一個技術問題在于如何提供一種具有較高靈敏度的酶電極、酶傳感器、監測裝置和治療設備。

根據本實用新型的第一個方面，本實用新型提供了一種酶電極，根據本實用新型的實施例，該酶電極包括依次設置的基底電極和碳負載陣列，基底電極和碳負載陣列通過導電膠固定，碳負載陣列上固定有酶。

其中，酶的非限制性實例可以是氧化還原酶、水解酶、轉移酶、異性化酶等。氧化還原酶至少可以是葡萄糖氧化酶、尿酸氧化酶、乳酸氧化酶等。交聯在碳負載陣列上的酶可以是一種或幾種，同時，可以是作用于相同的標的物或不同的標的物。碳負載陣列是指由包括石墨烯、碳納米管或其它本領域所熟知的一些具有類似電學性能、比表面積和吸附性能的碳材料形成的陣列，具體可以是多壁碳納米管、單壁碳納米管、石墨烯片等。

根據本實用新型的實施例，該酶電極至少具有以下有益效果：

本實用新型通過導電膠將碳負載陣列固定到基底電極上作為酶的固定載體，立體三維的碳負載陣列具有極高的比表面積，能夠為生物酶提供更多的吸附點，提高了酶的固定密度；同時，碳負載陣列可以大大提高檢測液和酶電極的接觸面積，有效提高電化學反應的電子傳導速率，提高酶催化效率；從而使酶電極能夠實現更高的檢測靈敏度。

本實用新型通過導電膠固定碳負載陣列和基底電極，碳負載陣列可以由外部根據實際需要選擇添加，避免了采用原位生長方式時存在的大規模生產較為困難的問題，使得制備過程更加簡便。