专利名称：一次性使用的血铅生物传感器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种生物传感器，特别涉及一种一次性使用的血铅生物传感器。
背景技术：
众所周知，当前重金属元素造成的环境污染日趋严重，由于各种重金属元素不易被人体代谢，在人体内累积，毒性大，造成人体组织和器官发生病变，如铅在人体内累积，会给大脑和神经系统造成危害。对于某些行业引发的人体血液中铅浓度超标以及对某些地区儿童血中的铅浓度进行检测显得尤其必要。
目前对血铅的测量主要采用石墨炉原子吸收光谱法和电感耦合等离子体原子发射光谱法(Inductively coupled plasma atomic emission spectrometry)，过程繁琐，费时费力，且仪器价格昂贵；在检测水中或其他液体中的重金属离子浓度时，通常使用传统电化学分析仪器，用玻璃碳电极GCE(glassy carbon electrode)作为工作电极，GCE虽已商业化且性能稳定，但由于价格昂贵，且每次测量过程中都会对电极表面造成不同程度的污染，在使用完之后需将其表面研磨处理，才能再次使用，用于大量样品的检测时，其实用性较低；近年来兴起的丝网印刷电极电化学传感器由于在尺寸上微型化，利于便携式分析仪器的开发而受到重视，丝网印刷电极制备过程简单，可大批量制作，成本较低，最大的优点是具有可抛弃性，克服了传统GCE电极的缺陷；其灵敏度方面却与GCE不相上下，是电化学分析技术应用于环境分析中的一大进步。在电化学分析领域，利用汞薄膜丝网印刷电极配合阳极溶出伏安法来检测重金属铅离子是一种有效而常见的方法，汞对于铅离子具有较大的溶解度，可达到较好的预浓缩效果，提高了检测灵敏度，例如Jasinski等(2001)利用加热式镀汞丝网印刷电极增加电极对于铅的响应信号，制备了检测铅浓度的一次性传感器(Jasinski.M等，Electroanalysis，2001(1 3)34-36)，但是汞薄膜丝网印刷电极在大量使用的情况下，由于汞的剧毒性，还是会造成环境的污染，这就限制了丝网印刷电极的可抛弃性。同时汞在含氯的介质环境中会形成甘汞而受到表面吸附的影响，造成薄膜丝网印刷电极在应用上受到限制(Lund.W等，Anal.Chim.Acta.1976(86)109-122)。
发明内容
本发明的目的在于提供一种一次性使用的血铅生物传感器，能快速，准确地检测出血液中铅离子浓度，用血量更少，制作成本更低，且具有良好的响应和线性。
一种一次性使用的血铅生物传感器，包括PVC底板1，电极2，腔体3，反应区4，腔体盖板5，其中电极2包含丝网印刷的工作电极2a，丝网印刷的对电极2b，丝网印刷的Ag/AgCl参比电极2c，以及丝网印刷的银导线2d，腔体3是用塑料薄膜在工作电极2a、对电极2b、参比电极2c周围形成的一个反应腔体，腔体3在电极的一侧开有一个进样口，在腔体盖板5上开有一个与大气相通的通气孔，其特征在于在反应区4底部设置一层铋薄膜层4a，再滴入1μl含有铊离子Tl3+的支撑电解液4b，支撑电解液4b的上方体积为4μl；支撑电解液4b采用HCl溶液，或者CH3COOH溶液。
本发明采用的技术措施有1)采用铋作为丝网印刷工作电极表面修饰材料，提高传感器的灵敏度，并且可克服采用一次性汞膜丝网印刷电极血铅传感器造成环境污染的缺点；2)对丝网印刷碳电极表面进行高电压预氧化处理，形成碳氧官能基，能有效地将重金属铅稳定在电极表面，提高重金属铅离子的沉积能力，显著提升Pb2+的检测信号，达到快速检测和提高检测准确度的目的；3)在支撑电解液中加入内标物铊来补偿基体效应，可以提高准确度和缩短检测时间；4)采用对称型三电极传感器结构，有利于开发掌上型血铅分析仪。
同现有技术比较，本发明具有如下突出的优点本血铅生物传感器具有良好的响应和线性，检测时间更短，准确度更高，环境污染更少，制作成本更低，所需血样极少，只要4μl。检测灵敏度高，性范围为0.8～550ppb，检测极限(S/N＝3)为0.8ppb，检测精度为0.5ppb。
图1为一种一次性使用的血铅生物传感器的结构示意图。
图2为电极的布置图。
图3为传感器对血液中铅离子的电流响应关系图，图中横坐标为血铅浓度，纵坐标为传感器响应电流强度。
具体实施例方式
实施例1一种一次性使用的血铅生物传感器，包括PVC底板1，电极2，腔体3，反应区4，腔体盖板5，其中电极2包含丝网印刷的工作电极2a，丝网印刷的对电极2b，丝网印刷的Ag/AgCl参比电极2c，以及丝网印刷的银导线2d，腔体3是用塑料薄膜在工作电极2a、对电极2b、参比电极2c周围形成的一个反应腔体，腔体3在电极的一侧开有一个进样口，在腔体盖板5上开有一个与大气相通的通气孔，其特征在于在反应区4底部镀有一层铋薄膜层4a，再滴入1μl含有铊离子Tl3+的支撑电解液4b，支撑电解液4b的上方体积为4μl；支撑电解液4b采用HCl溶液。
实施例2将丝网印刷电极置于0.1M的H2SO4溶液中，以预氧化电位2.2V(v.s.Ag/AgCl)氧化10秒，再以100mV/s的扫描速度，从-1.0V到1.0V连续扫描20圈来稳定电极表面。然后在0.1M的10ml CH3COOH溶液中加入10μl 1000ppm的铋，且控制镀铋电位在1.0V，镀膜时间为180秒，即可完成预氧化铋薄膜丝网印刷电极血铅传感器的制备。血样从血铅传感器一侧的进样毛细孔吸入反应区内，由反应区容积控制参加反应的血液量，然后立即再对电极与参比电极之间施加-1.1V的预浓缩电位60秒，这之后接着施加方波电压，方波振幅0.025V，阶梯电位0.004V，频率15Hz，用通用的电化学仪或专用仪器记录工作电极上的电流值，时间为40s。根据最终的电流值经过仪器换算，得到血液中铅离子的含量。传感器对血液中铅离子的响应如图3所示。
权利要求
1.一种一次性使用的血铅生物传感器，包括PVC底板(1)，电极(2)，腔体(3)，反应区(4)，腔体盖板(5)，其中电极(2)包含丝网印刷的工作电极(2a)，丝网印刷的对电极(2b)，丝网印刷的Ag/AgCl参比电极(2c)，以及丝网印刷的银导线(2d)，腔体(3)是用塑料薄膜在工作电极(2a)、对电极(2b)、参比电极(2c)周围形成的一个反应腔体，腔体(3)在电极的一侧开有一个进样口，在腔体盖板(5)上开有一个与大气相通的通气孔，其特征在于在反应区(4)底部设置一层铋薄膜层(4a)，再滴入1μl含有铊离子Tl3+的支撑电解液(4b)，支撑电解液(4b)的上方体积为4μl。
2.根据权利要求1所述的一次性使用的血铅生物传感器，其特征在于支撑电解液(4b)采用HCl溶液，或者CH3COOH溶液。
全文摘要
一种一次性使用的血铅生物传感器，由PVC底板(1)，电极(2)，腔体(3)，反应区(4)，腔体盖板(5)构成，在反应区(4)底部设置一层铋薄膜层(4a)，再滴入1μl含有铊离子Tl
文档编号G01N33/84GK101017149SQ20071006750
公开日2007年8月15日 申请日期2007年3月5日 优先权日2007年3月5日
发明者郭希山, 童基均, 陈裕泉 申请人:浙江大学