检测血液微量信号的生物传感电极和方法
【专利说明】
[0001]技术领域:
本发明涉及一种检测血液微量信号的电极和方法，特别涉及一种用于血液中总胆固醇、低密度脂蛋白胆固醇、高密度脂蛋白胆固醇、甘油三酯、尿酸等微量指标即时检测的酶电极，属于生物传感技术领域。
[0002]【背景技术】:
血脂是血液中脂肪类物质的统称，其中主要包括胆固醇和甘油三酯。血脂是人体中一种重要的物质，有许多非常重要的功能，但是不能超过一定的范围。如果血脂过多，容易造成“血稠”，在血管壁上沉积，逐渐形成小斑块(就是我们常说的“动脉粥样硬化”)这些“斑块”增多、增大，逐渐堵塞血管，使血流变慢，严重时血流被中断。这种情况如果发生在心脏，就引起冠心病；发生在脑，就会出现脑中风；如果堵塞眼底血管，将导致视力下降、失明；如果发生在肾脏，就会引起肾动脉硬化，肾功能衰竭；发生在下肢，会出现肢体坏死、溃烂等。此外，高血脂可引发高血压、诱发胆结石、胰腺炎，加重肝炎、导致男性性功能障碍、老年痴呆等疾病。最新研究提示高血脂可能与癌症的发病有关。血脂异常一般包括三类情况，即血清中的总胆固醇或低密度脂蛋白胆固醇(LDL~C)高于正常范围、甘油三酯水平高于正常范围，或高密度脂蛋白胆固醇(HDL~C)水平低下。
[0003]尿酸是嘌呤代谢的终末产物，嘌呤代谢紊乱、能量代谢异常及肾脏对尿酸的排泄障碍均可引起血浆尿酸浓度升高(高尿酸血症)或降低(低尿酸血症)。目前认为，尿酸测定是诊断嘌呤代谢紊乱所致痛风的最佳生化标志。痛风的主要特点是高尿酸血症，由此而引起痛风性急性关节炎、痛风石沉积、痛风石性慢性关节炎和关节畸形、尿酸肾结石等肾脏病变，对健康危害很大。
[0004]自从20世纪70年代发明袖珍血糖仪，生物传感电极飞速发展。近年来，由于酶电极生物传感器的低成本，易制造以及方便携带的检测仪器的配套使用等特征，已经被越来越广泛的应用于各种产品检测的商品化生产，例如血糖、尿酸等生化检测仪器。这类生物传感器是利用酶等生物材料的分子识别能力以生物材料作为分子识别原件的传感器。酶电极利用试样液中含有的被检测物质与酶的反应生成的电极来还原受电子体，测定装置利用电化学方法测量该受电子体的还原量，从而实现被检测物质的定量分析。
[0005]现在市场上出售的各种酶电极以血糖检测的居多，尿酸和血脂的检测试纸较为少见。指测量血糖所用的血量，一般在0.5微升一 10微升之间，用血多少会影响病人的痛感。血糖一般测量范围在3mmol/L — 33.3mmol/L。相比之下总胆固醇一般测量范围在2.6mmol/L 一 10.4mmol/L、低密度脂蛋白胆固醇一般测量范围在1.3 — 5.18 mmol/L、高密度脂蛋白胆固醇一般测量范围在0.4 — 2.20 mmol/L、甘油三酯一般测量范围在0.56 一 5.65 mmol/L、尿酸一般测量范围在179 — 1190 μ mol/L0这些指标在人体血液中的含量较为低,通过传统的酶电极和检测方法无法获得很好的灵敏度和准确度。
[0006]
【发明内容】
:
为了克服上述缺陷，本发明旨在提供一种灵敏度和准确度更高的检测血液微量信号的生物传感电极。
[0007]本发明的另一个目的是提供一种检测灵敏度和准确度更高的检测血液微量信号的方法。
[0008]由于以上两项发明创造对现有技术作出的贡献为通过工作电极和对电极尺寸和距离限定、电介体浓度和体积选取、电极浆料选取、以及酶配方的选择和两个阶跃电位的施力口，进而提高检测灵敏度和准确度，因而属于一个总的发明构思，具备单一性，可以作为一件申请提出。
[0009]为了实现发明目的，本发明采用的技术方案为:检测血液微量信号的生物传感电极，电极试纸包括绝缘基底，绝缘基底上印刷有电极，电极包括工作电极和对电极，其特征在于，工作电极的面积为6mm2?15mm2 ,对电极的面积为2 mm2~5mm2,工作电极和对电极之间的距离0.;所述的电极上修饰有检测酶层。
[0010]工作电极和对电极的电介体为铁氰化钾、亚铁氰化钾、二茂铁苯醌中的一种或几种，浓度为 0.05-0.5mmol/L，体积为 I μ L-1O μ L0
[0011]所述的检测酶层的酶为胆固醇氧化酶、胆固醇酯酶、甘油激酶、甘油磷酸氧化酶、脂蛋白酯酶或抗坏血酸氧化酶。
[0012]所述的工作电极和对电极被施加2个阶跃电压，阶跃I的电位为~400mV~0mV，阶跃2电位为O mV~400mV，阶跃时间0.2s~5s。
[0013]工作电极的浆料为碳、或银、或金、或钼，对电极的浆料为碳、或银、或氯化银。
[0014]检测血液微量信号的方法，其特征在于，包括如下步骤:
(1)构建生物传感电极，电极试纸包括绝缘基底，绝缘基底上印刷有工作电极、对电极，工作电极的面积为6mm2?15mm2,对电极的面积为2 mm2~5mm2,工作电极和对电极之间的距离0.;所述的电极上修饰检测酶层；
(2)电介体选择铁氰化钾、亚铁氰化钾、二茂铁苯醌中的一种或几种，浓度为
0.05-0.5mmol/L,体积为 I μ L-1O μ L ；
(3)加入血液样品2μ L-20 μ L，对生物传感电极施加2个阶跃电压，阶跃I的阶跃I的电位为~400mV~0mV，阶跃2电位为0mV~400mV，阶跃时间0.2s~5s ；
(4)得到血液中待检测指标与时间的响应电流关系，取5s~150s电流值为响应电流，将该响应电流与待检测指标浓度~响应电流标准曲线进行对比，计算得出血液样品中待检测指标的浓度。
[0015]所述的生物传感电极为总胆固醇传感电极、低密度脂蛋白传感电极、高密度脂蛋白传感电极、甘油三酯传感电极或尿酸传感电极，所述的待检测指标为总胆固醇、低密度脂蛋白、高密度脂蛋白、甘油三酯或尿酸。
[0016]所述的总胆固醇传感电极的阶跃I电位:~400mV，阶跃2电位:400mV，阶跃时间ls~3s，取值时间为40s~90s ；
所述的低密度脂蛋白胆固醇传感电极的阶跃I电位:~350mV，阶跃2电位:300mV，阶跃时间ls~3s，取值时间为40s~90s ；
所述的高密度脂蛋白胆固醇传感电极的阶跃I电位:~300mV，阶跃2电位:300mV，阶跃时间ls~3s，取值时间为40s~90s ；
所述的甘油三酯传感电极的阶跃I电位:~100mV，阶跃2电位:150mV，阶跃时间
1.5s~5s，取值时间为60s?150s ； 所述的尿酸传感电极的阶跃I电位:~100mV,阶跃2电位:400mV,阶跃时间Is,取值时间为20s。
[0017]所述的电介体为铁氰化钾；针对总胆固醇传感电极，检测酶层由胆固醇氧化酶、胆固醇酯酶中的一种或几种组成，胆固醇氧化酶的浓度为500~3000U/ml，体积范围为
0.5-3 μ L/片，胆固醇酯酶浓度为1000~5000U/ml，体积范围为0.5~3μ L/片。
[0018]针对低密度脂蛋白胆固醇传感电极，检测酶层由胆固醇氧化酶、胆固醇酯酶中的一种或几种组成，其中，胆固醇氧化酶的浓度为500~3000U/ml，体积范围为0.5-3 μ L/片，胆固醇酯酶浓度为1000~5000U/ml，体积范围为0.5-3 μ L/片；
针对高密度脂蛋白胆固醇传感电极，检测酶层由胆固醇氧化酶、胆固醇酯酶中的一种或几种组成，其中，胆固醇氧化酶的浓度为500~3000U/ml，体积范围为0.5-3 μ L/片，胆固醇酯酶浓度为1000~5000U/ml，体积范围为0.5-3 μ L/片；
针对甘油三酯传感电极，检测酶层由甘油激酶、甘油磷酸氧化酶、脂蛋白酯酶中的一种或几种组成，其中，甘油激酶的浓度为200~2000U/ml，体积范围为0.5~3 μ L/片，甘油磷酸氧化酶浓度为500~2000U/ml，体积范围为0.5~3 μ L/片，脂蛋白酯酶的浓度为2000~10000U/ml，体积范围为 0.5-3 μ L/ 片；
针对尿酸传感电极，检测酶层为抗坏血酸氧化酶，浓度为0.5kU~10kU/ml，体积范围为2 μ 1-4 μ L/ 片。
[0019]本发明通过工作电极和对电极尺寸和距离限定、电介体浓度和体积选取、电极浆料选取、以及酶配方的选择，提高检测灵敏度；并通过对电极间隔施加