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。     

用于血糖无创检测的葡萄糖传感器研究

研制一种新型葡萄糖传感器,初步实现用于反离子电渗透技术提取皮下组织液的葡萄糖的浓度测量。用铁氰化钾作为电子媒介体,固定在聚环氧乙烷凝胶里的葡萄糖氧化酶与溶液中的葡萄糖催化氧化生成葡萄糖酸和亚铁氰化钾,通过检测该反应产生的氧化还原电流的大小来计算葡萄糖溶液的浓度。新型葡萄糖传感器的检测浓度范围2～22 mmol/L内线性度较好,传感器的一致性测试表明:同一传感器多次测量的偏差不超过2%,反应时间较短,接近于1 s。     

一种低功耗无创血糖仪设计与性能测试

结合反离子电渗抽取原理,设计了一款基于MSP430F1611芯片的低功耗血糖仪,配合自制的三电极葡萄糖传感器,实现对组织液葡萄糖的无创抽取和低浓度葡萄糖的检测.该仪表采用MSP430F1611作为主芯片,对其它功能模块进行了低功耗设计,在3.7 V工作电压下最大工作电流降低至17.31 mA.设计了模拟实验和动物实验验证了该仪表的反离子电渗抽取和对低浓度葡萄糖的检测能力.仪表在模拟皮肤电阻阻抗小于80 kΩ时,可实现恒流抽取,当大于80 kΩ时,可实现恒压抽取.动物实验结果表明,可进行反离子电渗和检测.在葡萄糖浓度5~200 μmol/L范围内,仪表的响应电流与葡萄糖浓度呈现良好的线性关系,线性相关系数为0.9979,检测灵敏度达到15.619 nA(μmol/L)-1.仪表为动物实验研究奠定基础.     

基于铂黑修饰金电极的葡萄糖传感器的研究

利用铂黑颗粒吸附能力强、比表面积大、电催化活性高等优良特性,与基于MEMS技术制备的基础电极相结合,通过物理吸附法固定葡萄糖氧化酶,从而制备出高性能的葡萄糖传感器.该传感器应用于血清中葡萄糖的测定,其灵敏度和线性范围分别为457 nA/mmol,1～30 mmol;线性相关系数为0.986.     

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。     

聚吡咯掺杂苯磺酸钠葡萄糖生物传感器

采用电化学聚合技术,用掺杂苯磺酸钠的聚吡咯（PPy）导电薄膜修饰铅笔芯电极,在修饰电极表面吸附葡萄糖氧化酶制备了葡萄糖生物传感器.研究了苯磺酸钠掺杂对PPy薄膜形貌、葡萄糖传感器性能的影响.实验结果表明：掺杂苯磺酸钠能够改变PPy形貌、极大提高其导电性.优化条件下该生物传感器抗干扰能力强、稳定性好,响应电流和葡萄糖浓度在0～0.7 mmol/L范围内有良好的线性相关度（R=0.9976）,灵敏度为26.10 μA/mmol/L,平均响应时间约为6.5s,检测下限为47.2 μmol/L.     

基于静电沉积壳聚糖铂纳米颗粒复合膜构建葡萄糖生物传感器

利用电沉积方法对壳聚糖/铂纳米颗粒复合膜进行组装,以戊二醛作为交联剂同定葡萄糖氧化酶,构建葡萄糖生物传感器.实验结果表明:制得的葡萄糖生物传感器响应时间仅为8 s,线性测量范围为1×10-5～1×10-3moL/L,检测限为1.4×10-5 mol/L(S/N=3.0).该传感器灵敏度高,稳定性好.     

基于强度解调的Fabry－Perot型光纤MEMS压力传感器

运用微机械系统加工技术制作了一种新型法布里-珀罗干涉型光纤微机电系统压力传感器,该传感器通过测量反射光谱的移动测量压力.运用多腔干涉原理对该传感器进行理论以及模拟分析得出,通过改变压力传感器的尺寸可较容易的调节压力线性测量范围和灵敏度.实验结果表明,在压力线性测量范围[0.1～1.0]MBa内,灵敏度可达到12.71 nm/MPa(光谱移动/压力).     

基于纳米二氧化硅掺杂的丝网印刷碳糊电极葡萄糖生物传感器

研究了在丝网印刷碳糊电极上制作并改进生物敏感膜的过程,完成了基于纳米二氧化硅掺杂的用于测量人体血浆中葡萄糖浓度的生物传感器的制作.从酶促动力学原理分析了电极和生物敏感膜在各种实验参数优化前后的特性.实验证明:优化后的传感器灵敏度提高了2.6倍,检测范围为1.1～33.3 mmol/L,对测试范围内不同浓度的葡萄糖样本,相对标准偏差均＜5﹪,且稳定性良好,有较高的研究价值和应用前景.     

基于碳纳米管修饰丝网印刷碳糊电极的葡萄糖和尿酸生物传感器

在丝网印刷碳糊电极上利用吸附法固定葡萄糖氧化酶或尿酸酶,并用碳纳米管进行修饰,铁氰化钾作为电子传递剂,制作用于测量人体血浆中葡萄糖和尿酸浓度的生物传感器.葡萄糖传感器的响应时间仅为5 s,响应电流范围为1.2～30μA,线性测量范围为1～33.3 mM,尿酸传感器响应时间为和电流范围分别为50 s,0.7～14μA,线形测量范围是2～20 mg/dL.用碳纳米管修饰酶电极,改善了电极表面条件,加快了电极反应速度,并提高了传感器的灵敏度.通过碳纳米管修饰电极,葡萄糖传感器的灵敏度从0.333 8μA/mM提高到0.843 2μA/mM,尿酸传感器的灵敏度从0.402 8μA/(mg/dL)提高到0.713 8μA/(mg/dL).     

基于PDMS的微流量计的研制

通过检测透皮抽取出的人体细胞间液中葡萄糖浓度来预测血糖浓度是一种重要的微创血糖检测技术。但由于抽取出的细胞间液量很少,需要进行稀释以便输送和收集,然后根据稀释后的体积来计算稀释前的细胞间液浓度。设计和加工了一种微流量计用以测量稀释后细胞间液的体积,并搭建了性能测试实验平台,测试了流量计测量结果的重复性和线性相关性。实验表明:流量计测量范围为4～16μL;对15μL的样品10次测量的变异系数为6.2%;13个不同体积样品的测量结果相关系数为0.988。微流量计能够满足测量要求。     

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。     

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.     

Fabrication of polypyrrole–glucose oxidase biosensor based on multilayered interdigitated ultramicroelectrode array with containing trenches

A miniature glucose biosensor has been developed based on electropolymerization of polypyrrole–glucose oxidase on a multilayered gold interdigitated ultramicroelectrode array with containing trenches. The basal band ultramicroelectrode with a functional width of 362 nm is fabricated using multilayered materials and conventional photolithographic techniques. The electrode surface is inside the containing trenches, the depth of which is larger than 1.5 μm. High quality electrodes with uniform geometries are characterized by microscopy and electrochemical techniques. The corrosion resistance is investigated on exposure to the normal saline, which indicates that the electrodes are adequate for acute experiments lasting a few hours. Fabricated by electropolymerization, the glucose oxidase/polypyrrole (GOx/PPy) biosensors can be used for detecting glucose concentration in the linear range of 0–10 mmol/L, with a sensitivity of 13.4 nA/(mmol L) and a correlation coefficient of 0.998, respectively.     

Multiwalled carbon nanotubes grafted chitosan nanobiocomposite: A prosperous functional nanomaterials for glucose biosensor application

Multiwalled carbon nanotubes (MWNTs) grafted chitosan (CS) nanowire (NW) was prepared by phase separation method. Glucose oxidase (GOx) was sequentially immobilized into MWNT-CS-NW to obtain MWNT-CS-NW/GOx biosensor. Field emission scanning electron microscopy (FESEM) images of MWNT-CS-NW/GOx reveals the existence of MWNT and CS. Cyclic voltammetry and amperometry were used to evaluate the electrochemical determination of glucose. The MWNT-CS-NW/GOx biosensor shows an excellent performance for glucose at +0.34 V with a high sensitivity (5.03 μA/mM) and lower response time (3 s) in a wide concentration range of 1-10 mM (correlation coefficient of 0.9988). In addition, MWNT-CS-NW/GOx biosensor possesses better reproducibility, storage stability and there is negligible interference from other electroactive components.     

手持式ATP生物荧光检测仪研制

针对微量三磷酸腺苷(ATP)检测需求,利用生物荧光技术,设计了一种手持式ATP检测仪。该检测仪以小型光电倍增管PMT为光电转换器件,通过有效的干扰屏蔽和信号采集放大电路设计,实现了ATP反应释放微弱荧光信号的采集。以10-15~10-9mol/L标准ATP样品为检测对象,以大型分析仪器F4500为对比仪器,进行了梯度对比实验,结果表明,本仪器可检测最低ATP浓度为10-14mol/L,是F4500最低检测限的1/100。检测时间为10s时,在10-14~10-9mol/L浓度范围内,本仪器响应值与标准ATP样品浓度在对数坐标下线性相关,相关系数达到了0.9902。     

便携式无创血糖检测仪的研制

以能量代谢守恒法为基础,研制出以DSP(数字信号处理器)为主控芯片的便携式无创血糖检测仪器.仪器采用传感器集成器采集的多路湿度、温度和双波长光衰减量信号计算出血氧饱和度,血流量,脉率等,综合得出血糖浓度.介绍了仪器检测原理,硬软件结构和算法实现过程.采用仪器样机进行临床实验,测量所得血糖值与AUTOLAB18全自动生化...     

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％。     

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...