CN103217466A - 动态微传感器检测*** - Google Patents

Abstract

本发明属于广泛应用于神经精神性疾病、糖尿病等重大疾病重要成分动态监测、动态DNA合成制备生物芯片等技术领域的动态微传感器检测***，包括流动槽、流动池、传感器支撑体、传感器。本发明一方面，提供了动态条件下，保证监测过程中反应充分、残液能及时排除、拆装清洗方便的一种装置；另一方面，提供了所选用的工作电极是经过修饰的对被检测物具有高度灵敏性和选择性而选用的多孔电极支撑板，既有利于电极的更换，又可增加新的工作电极串联而同时检测多种成分。该检测***有利于实现在线、实时、快速监测，有利于提高动态检测时检测信号的稳定性、灵敏性和选择性。

Description

动态微传感器检测***

技术领域

本专利属于广泛应用于神经精神性疾病、糖尿病等重大疾病重要成分动态监测、动态DNA合成制备生物芯片等技术领域的动态微传感器监测***，尤其涉及到了流动池的改进及传感器的设计和制备。

背景技术

二十一世纪是生命科学的世纪，如何实现在体、实时、连续地检测微量和超微量的生物样品，及制备生物芯片检测DNA的突变对于生物、医学乃至生命科学的发展都具有重要意义。对生物体来说，测定神经精神性病人的神经递质、糖尿病人的血糖等的动态变化具有重要的意义: ①可判断机体某些器官的功能是否正常。②可配合临床症状对患者的疾病进行定性。③可判断疾病的发展程度和治疗效果。而采用动态DNA合成技术可降低成本，有利于生物芯片的制备。特别在生物体大脑，神经中枢的活动机理历来是生命科学研究的重大难题。近年研究表明，整个神经中枢中有多种化学物质参与和影响了人类和动物复杂的神经活动，这些化合物直接影响人体的行为，参与体内环境的调控，其浓度与血液中的浓度息息相关。由于脑组织中成分复杂，在实际样品检测过程中，发展高效的、高灵敏度的分析手段和便捷的检测***十分必要。研究认为，高浓度的谷氨酸作用于神经元产生神经毒性即兴奋毒性，根据谷氨酸的浓度和作用时间长短，分别引起神经元的坏死或死亡，如癫痫、亨廷顿舞蹈病、帕金森病、及萎缩性脊髓侧索硬化症、阿尔茨海默病等引起大量谷氨酸释放，兴奋性毒性可能导致神经元死亡。生物胺类的多巴胺分泌异常易引起帕金森、精神***症等神经精神性疾病；而乙酰胆碱能受体异常易引起重症肌无力症、阿尔茨海默病及其他神经退行性疾病。因此,大脑神经递质的变化直接影响着人体的行为和活动并与多种脑神经精神疾病密切相关。如何对其进行准确的测定,是探索人类感知和思维的基础,同时也是预防、诊断和治疗脑神经疾病的基础。

电化学生物传感器是一类将生物大分子之间的特异性结合直接或间接地转化为可检测电信号的传感器。纳米技术(nanotechnology)的迅速发展始于20世纪80年代末、90年代初。把纳米技术引入生物传感器领域后，提高了生物传感器的检测性能。如检测利用金等纳米材料检测谷氨酸等神经递质。因样品微量、所含成分微量，高灵敏度、高稳定性、寿命长的电化学生物传感器检测是获取微量样品生物信息的有效方法。近年，纳米材料在生物传感器改进方面发挥着着重要作用。微电极的功能化有利于传感器提高选择性、灵敏度和稳定性，特别对于活体内微量样本，采用膜层有利于排除干扰成分对检测信号的干扰，如多巴胺传感器涂上一层聚合膜等以排除抗坏血酸的干扰。

对活体来说，微量传感器检测信号的不稳定，无法分析神经递质、血糖等在病理、药理等条件下存在的动态变化及危害。一般的电化学反应槽，是一个微量凹槽，微电极或微传感器***凹槽，与凹槽中的溶液发生电化学反应而产生的电流信号通过电极引线与电化学工作站相连进行检测，是静止溶液的电化学检测方法。对于动态微量溶液，溶液在一定流速下由入口进入凹槽，在凹槽处与微电极或微传感器发生电化学反应，残液由残液出口排出。但由于传感器工作端与凹槽底部必须有一定的距离，又由于流入的液体因传感器的阻力而使流速变慢，从而使凹槽液面高度不一致导致传感器工作端反应不均匀，测量结果就产生波动，不稳定。且由于凹槽自身的原因，溶液流速减慢，残液排除减慢，当新的液体流入时，残液排空致使测量达到基线的时间推迟，故另一时间点检测到的信号有可能不是活体本身时间点的信号，会发生不同时间点信号重叠的问题，而根本无法研究活体内关键化学成分在不同时间段的动态变化信息及不同浓度给活体带来的影响和危害，更谈不上实现在线、实时监测。

一般的微传感器的构造是把工作电极、参比电极和辅助电极集结在一起，这里存在一个问题，工作电极一出问题，整根电极只能丢弃，且如想检测几种成分，也不能添加串联工作电极。

发明内容

本专利属于广泛应用于神经精神性疾病、糖尿病等重大疾病重要成分动态监测、动态DNA合成制备生物芯片等技术领域的动态微传感器监测***，一般来说，参比电极和辅助电极是不需要更换的，灵敏度也不易改变，但工作电极，特别是功能性修饰的工作电极，需要更换。本发明的目的：一方面，提供了动态条件下，保证监测过程中反应充分、残液能及时排除、拆装清洗方便的一种检测***；另一方面，提供了所选用的工作电极是经过修饰的对被检测物具有高度灵敏性和选择性，而选用多孔电极支撑板，一方面有利于电极的更换，另一方面可增加新的工作电极串联而同时检测多种成分。该检测***有利于实现在线、实时、快速监测，有利于提高动态检测时检测信号的稳定性、灵敏性和选择性。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

   一种用于动态检测的微传感器检测***，包括流动槽、流动池、传感器支撑体、传感器。其特征在于，检测的成分包含在液体内，液体从流动槽的一端流入，另一端流出；在流动槽的中部有一个流动池，流动池的底部安装一个传感器来检测流液中所含成分；传感器安装在传感器支撑体内。

流动槽、流动池和传感器支撑体所选用材料都为聚四氟乙烯，流动槽和传感器支撑体的大小要吻合，使流动池与电极支撑体结合紧密，且流动通道和流动池的容量保证微量，与所研究的流量体积相吻合，流动通道设计为呈下坡道的，即流动槽入口端高、出口端低。

微传感器支撑体上有三个甚至多个孔，根据所测成分的多少决定孔的数量；三个孔中，有两个孔分别安装参比电极和辅助电极，另一个孔用于安装修饰后的工作电极；如果所检测的成分多，根据所测成分的多少增加工作电极的数量和孔的数量；孔径大小根据传感器支撑体的体积和电极的尺寸设计。

选用或制备跟电极支撑体上孔径大小相近的微电极如纳米多孔类碳糊电极、玻碳电极等，进行酶修饰或其它功能性修饰，修饰完后，在修饰层上涂加一层具有选择性的膜，所选用的膜可能是聚合膜、Nafion膜、碳纳米管/纳米粒子/聚合膜等，优选Nafion膜。

制备好的工作电极***孔内，并把参比电极和辅助电极***，用薄胶圈固定密封以防止泄露。制备后的传感器***流动池中间的孔内，并用薄胶圈固定密封以防止泄露。

附图说明

图1为本发明一实施例的结构示意图

具体实施方式：

   以下结合附图对本发明作进一步说明。

   实施例：

   参照图1，本实施例包括流动槽1、流动池2、传感器支撑体3、流液入口4、流液出口5、传感器6组合而成；微传感器支撑体3中有三个孔，三个孔中分别安装参比电极7、辅助电极8、工作电极9、电极引线10，组成传感器6；而工作电极9是将纳米多孔类碳糊电极A表面上涂上一层由谷氨酸氧化酶、25%戊二醛和磷酸缓冲液或由谷氨酸氧化酶、过氧化氢酶、25%戊二醛和磷酸缓冲液组成的水溶液，自然晾干，形成一层酶膜B，在酶膜B上再涂上一层Nafion的甲醇溶液C，Nafion层不仅防止酶层的脱落，而且能排除自身体系中抗坏血酸、尿酸等阴离子的干扰；***铜导线D制备而得。

Claims (5)

1.一种用于动态检测的微传感器检测***，包括流动槽、流动池、传感器支撑体、传感器；其特征在于，检测的成分包含在液体内，液体从流动槽的一端流入，另一端流出；在流动槽的中部有一个流动池，流动池的底部安装一个传感器来检测流液中所含成分；传感器安装在传感器支撑体内。

2.如专利要求1，流动槽、流动池和传感器支撑体所选用材料都为聚四氟乙烯；电极镶于流动池的底部，且流动槽和流动池的构造为入口端高，出口端低。

3.如权利要求1，微传感器支撑体上有三个甚至多个孔，根据所测成分的多少决定孔的数量；三个孔中，有两个孔分别安装参比电极和辅助电极，另一个孔用于安装修饰后的工作电极；如果所检测的成分多，根据所测成分的多少增加工作电极的数量和孔的数量。

4.如权利要求3，微传感器中的工作电极可以是纳米多孔类碳糊电极、碳糊电极、玻碳电极等所有被修饰过的能用于动态检测能检测被测成分的电极。

5.如权利要求4，微传感器工作电极中的电极可以是纳米多孔类碳糊电极、碳糊电极、纳米颗粒修饰的玻碳电极等所有电极，与电极表层相连的是功能性的酶膜或其他功能性的物质，常见的电极修饰物如聚合膜、Nafion膜、碳纳米管、碳纳米管/纳米粒子/聚合膜等，优选Nafion膜。

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