用于无创检测皮下葡萄糖的新型生物传感器研究

以无创检测人体血糖为应用需求,采用高灵敏度锇氧化还原聚合物修饰在薄膜电极上,并通过戊二醛交联法固定酶分子制备成新型生物传感器。实验结果表明:在0~700μmol/L的葡萄糖标准浓度范围内,传感器灵敏度为23.955 nA/(μmol.L-1),最低检测限为0.3μmol/L,相关系数为0.999;在标准皮下葡萄糖浓度0~19mmol/L浓度范围内,被抽取出的葡萄糖电流响应值与皮下葡萄糖的浓度成线性关系,线性相关系数为0.994,灵敏度为4.03 nA/(mmol.L-1);单只传感器对100μmol/L葡萄糖检测的精度为4.07%(n=10),不同传感器之间对100μmol/L葡萄糖测量的精度为3.22%(n=10),在4℃条件下,传感器的寿命可达450 d。     

基于微型表面等离子共振生物传感器 的葡萄糖浓度测量技术

葡萄糖是生物体和食品中普遍含有的一种重要物质,其浓度的高低直接影响着生物体功能的正常发挥和食品的质量,因此检测葡萄糖的浓度有重要的意义和作用.本文利用微型表面等离子共振生物传感器构造了葡萄糖测量实验系统,并通过葡萄糖溶液浓度的测量实验对系统的性能进行了评估,对实验现象进行了分析,探讨了测量结果的数据处理方法.实验系统对葡萄糖溶液的分辨率达到了6.25 mg/L,其精度高于其他采用折射率测量方法能够获得的葡萄糖溶液浓度的测量值.实验结果表明微型化的表面等离子共振测量装置在工业和医疗上的检测有很好的应用前景.     

基于微波传感器的生化溶液浓度检测

用同轴线设计了一种探针式的微波传感器,对几种有代表性的生化溶液：NaCl 溶液、葡萄糖溶液、蛋白胨溶液进行了浓度测量。实验结果显示：传感器反射系数在3900～3950MHz 的频段内随着 NaCl浓度的增大而减小,在3953～3975 MHz 的范围内随着葡萄糖浓度的增大而减小,蛋白胨的敏感区则在3850～3950 MHz 的频段内。实验结果表明：该传感器可以为生化溶液浓度的检测提供一种低成本、高效的解决办法。     

基于电流型生物传感器的手持式多参数生化检测仪

通过物理吸附的方法将酶或一定的电子媒介体固定在工作电极上,制作了能识别一系列生化参数的电流型生物传感器,利用微弱信号采集技术,结合高性能微转换器和微控制器,设计制作了配合该系列传感器使用的多通道检测微仪表,以葡萄糖、乳酸和血色素溶液检测进行示范,说明了该检测仪具有多参数测量的功能,并能很方便地通过改变测量程序,实现对传感器特性的研究,该系统对葡萄糖溶液的检测,测量范围为1～25 mmol/L, 线性相关系数为0.989;对乳酸溶液的检测,测量范围为1～15 mmol/L,线性相关系数达到0.988.对血色素的测量,在浓度0～20 g/dL范围内与仪表测量的电流值具有较好的线性相关性.     

酶注射式葡萄糖生物传感器的研制

葡萄糖是发酵过程中菌体生长和产物合成的主要碳源。为了稳定产物产量与质量,必须控制葡萄糖在发酵液中的浓度。为了解决现有"固定化酶式"葡萄糖生物传感器难以用于发酵过程葡萄糖在线测量的问题,提出了"酶液式"葡萄糖生物传感器,研制了适用于发酵过程的、在线使用的酶注射式葡萄糖生物传感器。实验结果表明:传感器线性范围为0～100mg/dL,且线性相关系数R2为0.9990,传感器灵敏度为2.59nA/(mg/dL),传感器检测限为0.07mg/dL;传感器重复性较好,对50mg/dL葡萄糖浓度,变异系数(CV)为2.02%。所研制传感器基本满足了发酵过程葡萄糖在线测量的要求。     

基于不分光红外法的汽车尾气检测传感器的设计

为实现对汽车尾气中CO、CO2、HC化合物的测量,提出了一种新型汽车尾气检测传感器的设计方案。该方案根据不分光红外法（NDIR）检测原理,讨论了汽车尾气检测传感器的整体结构和软硬件的实现方法;传感器采用新型的红外光源和四通道红外探测器,可以同时测量汽车尾气中CO、CO2、HC化合物的浓度;采用双进双出的圆柱形气室结构,可以提高系统的检测灵敏度和测量精度。实验结果表明,传感器的相对误差在±3%之内,具有良好的精度和稳定性,能够满足汽车尾气浓度测量分析的需求。     

基于碳纳米管固定葡萄糖氧化酶的ECL葡萄糖传感器的制备

将葡萄糖氧化酶(GOD)固定在多壁碳纳米管(MWCNTs)修饰电极(ME)上,GOD催化氧化葡萄糖生成过氧化氢,并使鲁米诺产生电致化学发光(ECL),据此构建了一种新型ECL葡萄糖传感器.结果表明:CNTs修饰的电极对鲁米诺和H2O2反应具有显著的电催化活性和增敏效果.该传感器对葡萄糖检测的线性范围为0.01～10.0...     

一种葡萄糖氧化酶安培传感器研究

利用铁氰化钾作为电化学反应的媒介体,将葡萄糖氧化酶固定在羧甲基纤维素处理的碳电极表面,制成了一种新型的葡萄糖安培传感器.该传感器在恒电位0.4 V和葡萄糖氧化酶的催化作用下,使被检测物--葡萄糖--氧化,铁氰化钾还原,在电极表面产生灵敏氧化-还原峰,利用安培法可对葡萄糖进行间接测定.葡萄糖的测定范围为2.7～27 mmol/L,线性范围较好,拟合系数为0.997 8,灵敏度较当前葡萄糖传感器有明显的提高,11 s内即可达到输出稳态电流.同时该传感器对葡萄糖的测定避免了常规电化学传感器测定中样品所含大量的易氧化物质--如抗坏血酸和尿酸--带来的干扰.     

化学修饰GOD传感器

利用电化学修饰GOD工作电极及Ag/AgCl参考电极组装成了检测葡萄糖的GOD传感器．在0．7V的极化电位下，孩传感器对葡萄糖的响应电流小于1μA时，此电流与葡萄糖浓度成正比．传感器线性范围2．0×10-5至1．3×10-3mol／L，响应时间10s，稳定工作寿命150次，测量变异系数为2.73％。     

伴刀豆球蛋白A／葡聚糖修饰的金纳米颗粒自组装膜增强信号的表面等离子体共振葡萄糖传感器

通过特异性识别作用在表面等离子体共振传感器的金膜表面构建了伴刀豆球蛋白A/葡聚糖修饰的金纳米颗粒自组装膜。当有葡萄糖存在时,膜被分解,从而实现对葡萄糖的灵敏检测。结果表明:由于金纳米颗粒和金膜之间的等离子体波耦合作用,修饰了金纳米颗粒的自组装膜上,葡萄糖的检测信号有明显增强。该传感器可以选择性地检测0.1～100mmol/L浓度范围内的葡萄糖溶液,且敏感膜可以多次再生使用。     

植入式葡萄糖传感器的模拟分析

介绍一种植入式葡萄糖传感器的模型。对糖尿病患者的血糖或组织糖浓度的连续监测是生物传感器的重要应用。由于影响传感器设计的因素很多,反复实验优化传感器的研究是很耗时的。使用此模型,对传感器测量特性(校正曲线、测量范围,灵敏度)与传感器设计参数(几何形状,尺寸)的关系进行了模拟。使用系统的计算模拟方法可以对植入葡萄糖传感器特性优化。     

A MEMS affinity glucose sensor using a biocompatible glucose-responsive polymer

We present a MEMS affinity sensor that can potentially allow long-term continuous monitoring of glucose in subcutaneous tissue for diabetes management. The sensing principle is based on detection of viscosity changes due to affinity binding between glucose and poly(acrylamide-ran-3-acrylamidophenylboronic acid) (PAA-ran-PAAPBA), a biocompatible, glucose-specific polymer. The device uses a magnetically driven vibrating microcantilever as a sensing element, which is fabricated from Parylene and situated in a microchamber. A solution of PAA-ran-PAAPBA fills the microchamber, which is separated from the surroundings by a semi-permeable membrane. Glucose permeates through the membrane and binds reversibly to the phenylboronic acid moiety of the polymer. This results in a viscosity change of the sensing solution, which is obtained by measuring the damped cantilever vibration using an optical lever setup, allowing determination of the glucose concentration. Experimental results demonstrate that the device is capable of detecting glucose at physiologically relevant concentrations from 27 mg/dL to 324 mg/dL. The glucose response time constant of the sensor is approximately 3 min, which can be further improved with device design optimization. Excellent reversibility and stability are observed in sensor responses, as highly desired for long-term, stable continuous glucose monitoring.     

基于葡萄糖氧化酶-空壳钯修饰的新型葡萄糖传感器

制备了空壳钯纳米粒子,通过TEM对其空壳结构进行了表征。将空壳钯纳米粒子和葡萄糖氧化酶（GOD）修饰在玻碳电极（GC）表面,构建了新型的葡萄糖传感器。空壳钯纳米粒子对过氧化氢（H202）具有良好的催化还原作用,通过检测酶反应产生的H202可检测葡萄糖的浓度。在-0．3V工作电位下,在2．5×10＾－5mol／L到2．7...     

计算机模拟优化的葡萄糖传感器阵列

介绍一种可植入的葡萄糖传感器阵列的设计和计算机模拟优化。葡萄糖传感器采用固定葡萄糖氧化酶层的氧电极和氧参比电极。考虑到葡萄糖传感器的使用寿命，本设计采用氧电极阵列。用计算机对氧电极阵列的氧电极排列的间距和相互影响进行了计算机模拟优化。考虑到葡萄糖传感器在体植入环境的氧浓度较低，而葡萄糖浓度较高，所以采用特殊的膜的结构，以提高葡萄糖传感器的测量范围，并用计算机模拟优化了膜的结构尺寸。     

基于单针三电极的动态血糖传感器研制

研制了一种基于单根空心微针的新型植入式葡萄糖传感器,用于对人体血糖变化趋势进行连续监测.单根空心微针由结构相同的两个沿轴向磨去半边的不锈钢针管通过绝缘胶粘结而成,其分别作为传感器的工作电极与辅助电极;参比电极是置于该微针通孔之中的Ag/AgCl细丝;葡萄糖氧化酶( GOD)置于针尖的通孔处.测试结果表明:传感器的线性范围为3~22 mmol/L,灵敏度为1. 11μA/mmol/L,响应时间为10 s,且具有较好的抗干扰性.     

An ISFET glucose sensor with a silicone rubber membrane for undiluted serum monitoring

An ion-sensitive field-effect transistor (ISFET) glucose sensor with a silicone rubber membrane has been fabricated and its operation has been demonstrated in monitoring glucose concentration in serum and suction effusion fluid without dilution. The sensor characteristics are evaluated by measuring glucose concentrations in HEPES—NaOH buffers with different buffer capacities. The silicone membrane, which restricts glucose diffusion, expands the linear calibration range up to 500 mg/dl glucose. This membrane also restricts buffer species diffusion, so that the sensor output is not affected by solution buffer capacity. Moreover, investigation on the relationship between the sensor response and dissolved oxygen concentration shows that this sensor maintains constant outputs in solutions containing 1.5–7.5 ppm of oxygen. The sensor is mounted in a flow cell, into which serum samples and HEPES—NaOH buffer solution are alternately fed by a peristaltic pump. It takes 15 min to measure one sample. In 21 measurements on the same serum sample, the sensor output variance coefficient is found to be 4.7%. The sensor is applied to monitor glucose concentration in glucose-loaded rabbit suction effusion fluid. The glucose-level profile obtained by this sensor shows a good correlation with that measured by a conventional glucose analyser.     

空壳纳米钯-碳纳米管修饰的无酶葡萄糖传感器的研究

在玻碳电极表面形成碳纳米管/壳聚糖膜/空壳纳米钯均匀致密稳定的修饰层,制备了用于测定葡萄糖的新型无酶传感器。该传感器可以快速地实现电极与葡萄糖之间的直接电子转移,有良好的稳定性。在最佳实验条件下,用差分脉冲伏安法(DPV)测定葡萄糖,其响应电流与葡萄糖的浓度在2.5×10-7～1.5×10-6mol/L范围内有很好的线性关系,线性回归方程为I(μA)=2.169c(μmol/L)+8.399×10-6,相关系数r=0.9872。     

利用电化学生物传感器进行无创血糖检测技术研究

研制了一种新型的基于反离子电渗透原理无创检测血糖的电化学生物传感器,利用此生物传感器在自行搭建的实验装置上进行了裸鼠离体皮肤的葡萄糖透皮抽取和检测实验,研究了化学促渗剂和电流切换技术对无创血糖检测的影响.实验结果显示,使用化学促渗剂后葡萄糖的渗透量是不使用促渗剂情况下的2.29倍,采用电流切换技术,能减缓长时间通电对皮肤的刺激,在皮下葡萄糖浓度0～18 mmol/L范围内,生物传感器的响应电流与皮下葡萄糖浓度具有较好的相关性(R=0.9886,n=7).此外,还进行了与生物传感器配合使用的腕式仪表的研制,为实现糖尿病人血糖闭环控制奠定技术基础.     

基于氧化亚铜纳米立方体的无酶葡萄糖传感器的研制

采用多元醇水热法制备单晶氧化亚铜纳米立方体并用透射电镜观察其形貌．将其分散在Nation溶液中修饰玻碳电极制成电化学传感器,用于葡萄糖的直接电化学测定。考察了该传感器的电化学特性,同时探讨了pH、工作电位等条件对传感器性能的影响。实验结果表明：在电位为500mV时,该传感器检测葡萄糖的线性范围为9．9×10^-5～1．14×10^-2mol／L,检测下限为3．3×10^-5mol／L。线性相关系数为0．991。该方法快捷、灵敏、分析性能好,操作简便。将其应用于血清中葡萄糖含量的测定,结果令人满意。