專利名稱：一種定向碳納米管修飾的全血乳酸生物傳感器的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種生物傳感器，特別涉及一種定向碳納米管修飾的全血乳酸生物傳感器。
背景技術：
定向碳納米管修飾的全血乳酸生物傳感器是一種利用生物分子作為敏感元件來快速、準確、方便地測量血液等液體中乳酸含量的生物傳感器，應用這種傳感器來測量人體血液中乳酸含量用于揭示某些疾病的嚴重程度，如用于指導糖尿病患者適當服用降糖靈，過量服用降糖靈會引起糖酵解，使乳酸含量升高，引起酸中毒，危及患者生命；用于測量運動員乳酸的濃度，可以科學地控制運動員訓練強度，達到最佳訓練效果；在食品科學中可以通過檢測乳酸的濃度，確定食品的新鮮程度。目前對乳酸的測量主要采用大型生化分析儀器，價格十分昂貴。所述的乳酸含量是指L-乳酸含量。
在電流型生物傳感器中有人采用單一電子中介體加氧化酶的方式研制成一次性L-乳酸生物傳感器[1]，該傳感器由PVC底板、電極、腔體、反應層、腔體蓋板組成，其中電極及電極引線采用單一材料制作，反應層是羧甲基纖維素、L-乳酸氧化酶、鐵氰化鉀(電子傳導體)、緩沖液組成的反應層，腔體的進樣孔開在電極另一端。該傳感器的缺陷是加在電極引線上的電壓較高，為0.5v，抗干擾能力欠佳，其原因是鐵氰化鉀直接在碳電極表面的氧化還原特性較差，需要提高電壓來得到較好的響應電流。中國專利CN1219676A介紹了一種一次性雙電子中介體雙酶生物傳感器，用來檢測血液中的膽固醇、葡萄糖等，但這種傳感器需要氧的參與，容易受血液中氧含量變化的干擾。
發(fā)明內容
一種定向碳納米管修飾的全血乳酸生物傳感器，包括底板1、電極2、腔體3、反應層4、蓋板5，其特征在于底板1是其表面經陽極氧化處理形成Al2O2絕緣層的鋁板，且采用電化學方法在Al2O3絕緣層的縱向微孔內沉積作為定向碳納米管生長起催化作用的Co粒子；電極2是用真空濺射法在底板1上形成的Au電極，腔體3是用塑料薄膜覆蓋在電極2周圍圍成的，在其一個側壁上開有一個進樣用的毛細孔3a，反應層4布置在腔體3內，其底層是用作第二電子中介體的定向碳納米管層4a，該定向碳納米管層采用化學氣相沉積法得到，定向生長時間為5分鐘，超聲切斷時間為4～8小時，其上層滴加L-由乳酸氧化酶以及作為第一電子中介體的試劑、穩(wěn)定劑、緩沖液組成的混合物4b，并干燥；蓋板5是覆蓋在腔體3上的塑料薄膜，其上開有一個通氣孔；反應層4中含L-乳酸氧化酶500～1000個活力單位，試劑選用鐵氰化鉀、亞甲基蘭、普魯士蘭中的一種，其含量為40～200ug，穩(wěn)定劑選用海藻糖、甲殼素、絲素蛋白、牛血清白蛋白中的一種，其含量為20～80ug，緩沖液為磷酸緩沖液，其PH值為6.0～7.0，含量為60～240ug同現(xiàn)有技術比較，本發(fā)明具有如下突出優(yōu)點1)在反應層中的1定向碳納米管作為第二電子中介體使得亞鐵氰化鉀(第一中介體鐵氰化鉀的還原形式)很容易將電子傳遞給定向碳納米管，定向碳納米管又能在較低電壓作用下快速地將電子傳遞給電極，從而顯著提高L-乳酸濃度的響應靈敏性；2)同時定向碳納米管可以有效的提高酶的活性，促使反應快速進行；3)定向碳納米管中的納米管道可有效的存儲結晶水，有利于酶的長期保存和穩(wěn)定性；4)應用本傳感器測量血液中L-乳酸含量時，加在電極上的電壓為300mv，而現(xiàn)有技術施加的電壓為0.5v；5)腔體的進樣孔位于傳感器側翼，進樣時手指夾持電極兩側不會引起傳感器變形，避免吸入腔體內血液量的改變；6)本傳感器需要的血樣極少，只需2μl，而且測量時不需要對血樣進行預處理。
圖1為定向碳納米管修飾的全血乳酸生物傳感器的結構圖。
圖2為定向碳納米管修飾的全血乳酸生物傳感器的部件俯視圖。
圖3為電極的循環(huán)伏安曲線圖，圖中A為本傳感器的循環(huán)伏安曲線，B為現(xiàn)有傳感器的循環(huán)伏安曲線。表明加入電子第二中介體碳納米管后，鐵氰化鉀反應的可逆性得到改善，亞鐵氰化鉀很容易將電子傳遞給碳納米管。
圖4為本傳感器對血液中L-乳酸含量的電流響應關系圖，圖中C為本傳感器電流響應關系，D為現(xiàn)有傳感器的電流響應關系。表明加入定向碳納米管后，傳感器的響應靈敏度得到提高和改善。
具體實施例方式
實施例1一種定向碳納米管修飾的全血乳酸生物傳感器，底板1是其表面經陽極氧化處理形成Al2O2絕緣層的鋁板，且采用電化學方法在Al2O3絕緣層的縱向微孔內沉積作為定向碳納米管生長起催化作用的Co粒子；電極2是用真空濺射法在底板1上形成的Au電極，腔體3是用塑料薄膜覆蓋在電極2周圍圍成的，在其一個側壁上開有一個進樣用的毛細孔3a，反應層4布置在腔體3內，其底層是用作第二電子中介體的定向碳納米管層4a，該定向碳納米管層采用化學氣相沉積法得到，定向生長時間為5分鐘，超聲切斷時間為4小時，其上層滴加L-乳酸氧化酶以及作為第一電子中介體的試劑、穩(wěn)定劑、緩沖液組成的混合物4b，并干燥；蓋板5是覆蓋在腔體3上的塑料薄膜，其上開有一個通氣孔；反應層4中含L-乳酸氧化酶500個活力單位，試劑選用鐵氰化鉀、亞甲基蘭、普魯士蘭中的一種，其含量為40ug，穩(wěn)定劑選用海藻糖、甲殼素、絲素蛋白、牛血清白蛋白中的一種，其含量為20ug，緩沖液為磷酸緩沖液，其PH值為6.0，含量為60ug。沉積的Co粒子是用濃度為60g/l的CoSO4·7H2O溶液和濃度為3.5g/l的H3BO3溶液配成電解液，控制其配比，使電解液PH值為3.1，采用電化學法將Co粒子沉積在Al2O3絕緣層上。
實施例2一種定向碳納米管修飾的全血乳酸生物傳感器，底板1是其表面經陽極氧化處理形成Al2O2絕緣層的鋁板，且采用電化學方法在Al2O3絕緣層的縱向微孔內沉積作為定向碳納米管生長起催化作用的Co粒子；電極2是用真空濺射法在底板1上形成的Au電極，腔體3是用塑料薄膜覆蓋在電極2周圍圍成的，在其一個側壁上開有一個進樣用的毛細孔3a，反應層4布置在腔體3內，其底層是用作第二電子中介體的定向碳納米管層4a，該定向碳納米管層采用化學氣相沉積法得到，定向生長時間為5分鐘，超聲切斷時間為8小時，其上層滴加L-乳酸氧化酶以及作為第一電子中介體用的試劑、穩(wěn)定劑、緩沖液組成的混合物4b，并干燥；蓋板5是覆蓋在腔體3上的塑料薄膜，其上開有一個通氣孔；反應層4中L-含乳酸氧化酶1000個活力單位，試劑選用鐵氰化鉀、亞甲基蘭、普魯士蘭中的一種，其含量為200ug，穩(wěn)定劑選用海藻糖、甲殼素、絲素蛋白、牛血清白蛋白中的一種，其含量為80ug，緩沖液為磷酸緩沖液，其PH值為7.0，含量為240ug。沉積的Co粒子是用濃度為60g/l的CoSO4·7H2O溶液和濃度為3.5g/l的H3BO3溶液配成電解液，控制其配比，使電解液PH值為3.7，采用電化學法將Co粒子沉積在Al2O3絕緣層上。
參考文獻[1]Nobuo Shimojo，Keiichi Naka，Harumi Uenoyama，et，al，Electrochemical Assay Systemwith Sing-leUse Electrode Strip for Measuring Lactate in Whole Blood，ClinicalChemistry，Vol，39，No，11，199權利要求
1.一種定向碳納米管修飾的全血乳酸生物傳感器，包括底板(1)、電極(2)腔體(3)、反應層(4)、蓋板(5)，其特征在于底板(1)是其表面經陽極氧化處理形成Al2O2絕緣層的鋁板，且采用電化學方法在Al2O3絕緣層的縱向微孔內沉積作為定向碳納米管生長起催化作用的Co粒子；電極(2)是用真空濺射法在底板1上形成的Au電極，腔體(3)是用塑料薄膜覆蓋在電極(2)周圍圍成的，在其一個側壁上開有一個進樣用的毛細孔(3a)，反應層(4)布置在腔體(3)內，其底層是用作第二電子中介體的定向碳納米管層(4a)，該定向碳納米管層采用化學氣相沉積法得到，定向生長時間為5分鐘，超聲切斷時間為4～8小時，其上層滴加L-由乳酸氧化酶以及作為第一電子中介體的試劑、穩(wěn)定劑、緩沖液組成的混合物4b，并干燥；蓋板(5)是覆蓋在腔體(3)上的塑料薄膜，其上開有一個通氣孔，反應層(4)中含L-乳酸氧化酶500～1000個活力單位。試劑選用鐵氰化鉀、亞甲基蘭、普魯士蘭中的一種，其含量為40～200ug，穩(wěn)定劑選用海藻糖、甲殼素、絲素蛋白、牛血清白蛋白中的一種，其含量為20～80ug，緩沖液為磷酸緩沖液，其PH值為6.0～7.0，含量為60～240ug。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種定向碳納管修飾的全血乳酸生物傳感器，其特征是底板上沉積一層Co粒子，作為生長定向碳納米管的催化劑，反應層的底層是作為第二電子中介體的定向碳納米管，其上層是L－乳酸氧化酶以及用作第一電子中介體的試劑、穩(wěn)定劑、緩沖液組成的混合物。同現(xiàn)有技術比較，本發(fā)明的優(yōu)點是本傳感器對乳酸濃度的響應靈敏度顯著提高，傳感器的工作電壓從500mv降低到300mv，所用的血樣是無需經過預處理的全血，且用血量只需2μl。
文檔編號G01N27/26GK1648650SQ20051004928
公開日2005年8月3日 申請日期2005年1月31日 優(yōu)先權日2005年1月31日
發(fā)明者陳裕泉, 潘敏, 陳文菊, 陳金霞 申請人:浙江大學