葡萄糖传感器

合集下载

葡萄糖生物传感器的工作原理

葡萄糖生物传感器的工作原理
葡萄糖生物传感器是一种基于生物化学反应的传感器，用于检测血液、尿液和其他生物体液中的葡萄糖浓度。

其工作原理大致如下：
1.酶反应：首先，传感器中包含一种葡萄糖氧化酶（GOx），它能够将葡萄糖转化为酮糖和过氧化氢。

2.电流变化：当葡萄糖存在时，它会被GOx催化氧化为过氧化氢，进而导致电位变化，并在电极表面形成电流。

因此，传感器可以通过测量电流变化来检测葡萄糖浓度。

3.反应速度：GOx对葡萄糖的反应速度取决于它们之间的接触面积和浓度差异，因此传感器的灵敏度和响应速度与GOx的浓度有关。

4.实时测量：特别是在移动装置或实时生产环境下，传感器可以与无线互联设备结合，将结果直接传递到互联网或大数据处理平台中，进行实时监测和控制。

总之，葡萄糖生物传感器工作原理简单，但具有重要的应用前景，在生物医学、环境监测和食品质量控制等领域发挥着巨大的作用。

基于Amplex UltraRed和HRP的新型葡萄糖生物传感器

TWO
02 实验内容实Leabharlann 内容01仪器与试剂
试剂：壳聚糖、HRP、过氧化氢、葡萄糖、多巴胺、抗坏血酸等仪器：CHI832B电化学分析仪 1.将玻碳电极分别用金相砂纸，氧化铝粉末打磨抛光成镜面之后用二次去离子水冲洗，然后在硝酸，氢氧化钠溶液丙酮以及去离子水中超声波洗涤5min 2.称取0.1g壳聚糖置于小烧杯中，加入1%的醋酸溶液 10ml搅拌2h，得到粘稠的壳聚糖溶液，取等量的葡萄糖氧化酶溶液混合，去2微升滴加到玻碳电极上，自然晾干
葡萄糖传感器的研究
应糖尿病人群数量的飞速增长，对葡萄糖浓度的监控技术也在飞速的发展；本文试图利用壳聚糖用于基于酶的
葡萄糖生物传感器的4大指标
1.高灵敏度 2.良好的抗干扰能力 3.简单且稳定 4,响应时间短
生物传感器的研发，以期望研究出一种新型葡萄糖生物
传感器。
原理
壳聚糖有很好的生物相容性，对酶有很好的亲和力
壳聚糖和葡萄糖氧化酶固定在电极表面
葡萄糖生物传感器
葡萄糖氧化酶催化溶液中葡萄糖发生氧化反应生成 H2O2；溶液中的辣根过氧化酶催化生成的H2O2 分解成羟基自由基，羟基自由基不可逆的氧化非活性的壳聚糖生成水和具有电活性的resorufin（7羟基-3H-吩噁-3-嗪酮），resorufin在大约-0.1V 发生一个可逆的电子还原反应从而生成可被检测到的产物；
H2O2=底物
壳聚糖=催化剂
1.壳聚糖和HRP对H2O2 的电催化性质研究运用i-t法考察壳聚糖和HRP对H2O2的催化作用。
在右图中，由于还原峰电流是根据传感器
在不同时间点进行测定，所以出现类似与波段形状，但总体而言，还原峰电流还是与H2O2浓度呈现良好的线性关系。

自支撑ni-mof衍生材料构建的无酶葡萄糖传感器

摘要糖尿病因能引起身体多系统的损害而成为威胁全球人类健康的疾病之一。

糖尿病患者在日常生活中，需要长期规律地监控血糖浓度从而降低持续高血糖引起的并发症发病几率，因此研发高效、可靠的葡萄糖传感器非常重要。

目前，市售的血糖仪为酶基葡萄糖电化学传感器，该类传感器所使用试纸的活性物质为葡萄糖氧化酶，酶作为价格昂贵的生物活性分子且固定化过程复杂使得该类传感器的成本颇高，因此人们尝试用各种金属及碳材料等构建价格低廉、稳定性好的无酶葡萄糖电化学传感器，以期替代酶基葡萄糖电化学传感器。

近些年，有部分研究工作致力于将金属有机骨架化合物（MOFs）用作硬模板或前驱体，以制备具有优异电催化氧化葡萄糖活性的MOFs衍生材料。

但此类材料大多为粉体，需采用粘结剂将其涂覆于传统电极上制备成工作电极，导致制备复杂、电活性材料易脱落、稳定性也较差。

鉴于此，本论文以泡沫镍为基材，利用水热合成法，在其上原位生长了Ni-MOF，并以此为模板制备出自支撑的Ni@C纳米片电极及CuNi@C电极，将其用于构建无酶葡萄糖传感器并对其性质进行研究。

以下为本论文的主要研究结果：（1）通过水热合成、热解两个步骤制备了自支撑Ni@C纳米片电极，该电极具有三维多级孔道结构，在葡萄糖的无酶检测方面表现出优异的电催化活性。

研究结果显示，该电极检测葡萄糖的灵敏度高达32.7944 mA·mM−1·cm−2，明显优于某些镍基材料电极，线性范围为0.15 μmol·L−1~ 1.475 mmol·L−1，检出限低至50 nmol·L−1，并且该电极对葡萄糖表现出良好的选择性，且具有较好的重现性、长期稳定性及抗氯离子毒化性能。

此外，研究结果显示自支撑Ni@C纳米片电极可用于人体血清样品的实际检测，并且测定结果具有较高的准确度和精密度。

（2）在自支撑Ni@C纳米片电极的基础上，通过恒电位电沉积的方法制备了自支撑CuNi@C电极，Cu纳米颗粒均匀生长于电极表面，由于Cu与Ni之间的协同催化作用，该电极具有优异的无酶葡萄糖传感性能。

一种用于监控葡萄糖浓度的嵌入式光学生物传感器

一种用于监控葡萄糖浓度的嵌入式光学生物传感器丁涛;王芳【摘要】由于在持续流动条件下连续监测血糖浓度较为困难,提出了2种硅橡胶(聚二甲基硅氧烷)光子生物传感器设计方法,分别是内部固定光子生物传感器和对内部固定光子生物传感器进行改进,将微珠腔与玻璃粉填充渠道综合的外部固定光子生物传感器.结果显示,前者内部固定光子生物传感器可检测浓度为0.26～5.00mg·L-1的葡萄糖,R2=0.9905;后者通过外部固定联合方法固定大量的酶于玻璃粉上,加快了传感器腔内化学反应的速率,在连续流动情况下,可检测浓度为0.7～10.0 mg· L-1的葡萄糖,R2=0.9845.外部固定光子生物传感器在光子芯片实验室的在线分析方面具有广阔的应用前景.【期刊名称】《化学与生物工程》【年(卷),期】2016(033)003【总页数】5页(P63-67)【关键词】葡萄糖;酶;玻璃粉(微珠);生物传感器【作者】丁涛;王芳【作者单位】延安大学陕西省化学反应工程重点实验室,陕西延安716000;延安大学石油学院,陕西延安716000【正文语种】中文【中图分类】O657.3采用微系统技术的微流体设备在生命科学和生物医学领域有着独特的应用。

目前，面向于一台集成在一个芯片上的微型化实验室装置或设备引起了许多研究人员的兴趣，陆续出现了很多微型设备(如泵、加气机、生物传感器等)[1-2]。

在这些设备中，微生物传感器因对细胞、抗体、DNA和酶作用物(如葡萄糖、乙醇、过氧化氢等)的检测效果极佳而对于芯片实验室系统的发展影响重大[3]。

1962年，Clark和Lyons提出了葡萄糖酶电极[4]。

自此，基于良好的经济前景预测，出现了很多葡萄糖生物传感器的设计和检测原理[5]。

第一代葡萄糖生物传感器为葡萄糖氧化酶(GOX)传感器[6]。

GOX固定在聚丙烯酰胺凝胶上形成气体渗透膜覆盖电极[7]，用电化学方法检测到氧气浓度降低，以此作为葡萄糖浓度降低的指示器。

无酶葡萄糖传感器工作原理

无酶葡萄糖传感器工作原理概述随着糖尿病患者数量的不断增加，葡萄糖传感器的研究越来越受到关注。

传统的葡萄糖传感器主要是基于酶促反应的方法，但是酶促反应方法存在使用寿命短、易受交叉反应等问题。

无酶葡萄糖传感器的研究变得越来越受到关注。

无酶葡萄糖传感器主要是基于材料的传感器，可以解决酶传感器的使用寿命短、易受干扰等问题。

无酶葡萄糖传感器主要使用的是葡萄糖氧化物和电极材料。

原理无酶葡萄糖传感器的工作原理主要是基于两个方面：葡萄糖的氧化反应和电极的催化反应。

第一个方面是葡萄糖的氧化反应。

在传统的酶传感器中，酶被用于加速葡萄糖的氧化反应。

无酶传感器则不需要酶，而是使用一种被称为葡萄糖氧化物的物质，其可以将葡萄糖氧化成氢离子和电子。

葡萄糖氧化物的化学反应如下:C6H12O6 + 2H2O + O2 → 6H+ + 6e- + CO2第二个方面是电极的催化反应。

电极催化反应也被称为电催化反应，其是指在电极表面进行的催化反应。

最常用的电极材料是白金（Pt），其是一种优秀的电极催化剂。

在无酶葡萄糖传感器中，电子和氢离子在电极上催化反应，得到电流。

电催化反应的化学反应如下:2H+ + 2e- → H2基于这两个方面，无酶葡萄糖传感器的工作原理如下：葡萄糖氧化物被放置在电极表面。

当葡萄糖进入传感器时，氧化反应开始发生，产生的电子被传递到电极表面。

在电极表面，电子和氢离子反应，产生的电流反映了葡萄糖浓度的变化。

优点1. 使用寿命长：酶在高温下或长时间使用后容易失活，从而影响传感器的使用寿命。

无酶葡萄糖传感器则没有酶，不易失活，因此使用寿命更长。

2. 抗干扰性强：酶传感器易受干扰因素的影响，导致准确度降低。

无酶葡萄糖传感器使用材料作为传感器，因此抗干扰性更强，准确度更高。

3. 同时检测多种物质：无酶传感器可以通过更换不同的电极材料来检测多种物质，而酶传感器则只能检测一种物质。

4. 设计灵活：无酶传感器的设计相对灵活，可以底部电极、顶部电极等多种方式，不需要局限于酶传感器的设计。

葡萄糖生物传感器研究概况

葡萄糖生物传感器研究概况葡萄糖是动物和植物体内碳水化合物的主要组成部分，因此葡萄糖的定量测定在生物化学、临床化学和食品分析中都占有很重要的位置。

1954年Clark的氧电极分析方法使活体组织氧分压的无损测量成为可能，由此打开了生物传感器这一研究领域。

50多年来各国科研人员对生物传感器的研究和发展使得葡萄糖传感器在食品分析、发酵控制、临床检验等诸多方面得到应用并发挥了重要的作用。

本文对葡萄糖生物传感器的分类、原理及发展概况等作一简要概述。

1.概念生物传感器是用来侦测生体内或生体外的环境化学物质或与之起特异性交互作用后产生响应的一种装置，Gronow将其定义为“使用固定化的生物分子结合换能器”[1]。

它利用生物化学和电化学反映原理，将生化反应信号转换为电信号，通过对电信号进行放大和转换，进而测量被测物质及其浓度[2]，是一种集现代生物技术与先进的电子技术于一体的高科技产品。

生物传感器可用于探索揭示生命系统中信息的产生、存储、传输、加工、转换和控制等基本规律，探讨应用于人类经济活动的基本方法。

葡萄糖传感器是生物传感器领域研究最多、商品化最早的生物传感器[3]，为葡萄糖氧化酶，GOD）经固化后于氧电极组成成。

这一生物传感器可在非常短的响应时间（glucose oxidase内完成对葡萄糖的测定，其线性范围为0～30mg?dL-1，能稳定使用22d，测定的相对标准偏差小于1.2。

2.分类关于葡萄糖生物传感器的分类，不同的研究方向，有不同的分类方法，主要有以下三种分类。

一是根据生物传感器中分子识别元件即敏感元件划分为：酶传感器（enzyme sensor），微生）），组织传感器（tis-suesensor物传感器（microbial sensor），细胞传感器（original sensor和免疫传感器（immunolsensor）。

二是根据生物传感器的换能器即信号转换器分类，如：生物电极（bioelectrode）传感器，半），热生物传），光生物传感器（optical biosensor导体生物传感器（semi conduct biosensor）等。

用于血糖无创检测的葡萄糖传感器研究

ｄｅｖｉａｔｉｏｎｏｆｍｕｈｉｐｌｅｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｓｏｆｔｈｅｓａｍｅｓｅｎｓｏｒｉｓｌｅｓｓｔｈａｎ２％．ａｎｄｔｈｅｒｅａｃｔｉｏｎｔｉｍｅｉｓｃｌｏｓｅｔｏ１Ｓ．Ｉｔ
龙血糖仪、三诺安稳血糖仪等，均通过采集指尖的血液，滴加到血糖仪试纸上，２５Ｓ后自动显示数据，实现了仪器的便
携式、家庭化，病人可自主检测。但主要的问题是频繁的指
数第二大国，２０岁以上的成年人中糖尿病发病率高达
ｄｅｖｅｌｏｐｅｄ．Ｕｎｄｅｒｔｈｅｃａｔｌｙａｓｉｓｏｆｇｌｕｃｏｓｅｏｘｉｄａｓｅｗｈｉｃｈｉｓｆｉｘｅｄｉｎｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅｏｘｉｄｅｇｅｌ，ｔｈｅｇｌｕｃｏｓｅａｎｄ
现了指尖血糖采血的血糖仪，如，罗氏安稳型血糖仪、欧姆
据ＷＨＯ统计，２００８年全世界共有１．８亿糖尿病患者，
到２０３０年，这一数字将增加ｌ倍以上。２００７年，中国糖
尿病患者人数３９８０万，仅次于印度成为全球糖尿病患者人
Ｃｈｏｎｇｑｉｎｇ４０００５４，Ｃｈｉｎａ；
２．ＣｈｏｎｇｑｉｎｇＨｕｌｕａｎＭｅｄｉｃａｌＩｎｓｔｒｕｍｅｎｔＣｏＬｔｄ，Ｃｈｏｎｇｑｉｎｇ４０００３９，Ｃｉｎｈａ）

葡萄糖传感器课件

葡萄糖传感器的应用领域
01
02
03
04
医疗领域
用于监测糖尿病患者血糖水平，帮助医生制定治疗方案。
食品工业
用于检测食品中葡萄糖含量，控制食品加工过程和产品质量
。
环境监测
用于检测水体、土壤中葡萄糖含量，评估环境质量。
其他领域
如生物工程、发酵工程等，可用于研究生物代谢过程和生物
传感器开发等。
02
清洁传感器
使用前，请用清水清洁传感器表面，确保没有杂质或污垢。
检查电池或电源
确保设备电池或电源充足，以保证测量过程的准确性。
使用步骤
开启设备
插入传感器
打开您的设备，进入相应的葡萄糖测量模式。
将葡萄糖传感器插入设备的对应插槽，确保紧密连接。
等待校准
开始测量
设备会自动进行校准，等待校准完成后再进行测量。
稳定性问题
长时间使用后，葡萄糖传感器的性能可能会发生变化，需要定期校准。
成本高
目前葡萄糖传感器的制造成本较高，限制了其广泛应用。
个体差异
不同个体对葡萄糖的吸收和代谢存在差异，可能导致传感器
读数存在误差。
改进方向
提高准确性
通过改进传感器技术和生物兼容性，提高葡萄糖传感器的准确性。
增强稳定性
时监测提供了可能。
高灵敏度
现代葡萄糖传感器具有很高的灵敏度，可以检测到低浓度的葡萄糖。
便携性
随着技术的发展，葡萄糖传感器越来越小型化
，方便携带。
无创检测
与传统的采血检测相比，葡萄糖传感器无创、无痛，减轻了患者的痛
苦。
缺点
准确性问题
由于传感器技术、生物兼容性等因素，葡萄糖传感器的准确

葡萄糖生物传感器的工作原理

葡萄糖生物传感器的工作原理
葡萄糖生物传感器是一种将生物酶与电化学传感器结合而成的生物医学设备，用于定量检测血清、血浆、尿、脑脊液等样品中的葡萄糖浓度。

其工作原理主要分为三个步骤：
1. 生物酶反应：葡萄糖生物传感器中固定有葡萄糖氧化酶（GOD），将待测样品中的葡萄糖与氧同时消耗，发生如下酶促反应：
葡萄糖 + 氧→ 葡萄糖酸 + 水
2. 电子传递：在电极表面固定GOD和辅助酶（如过氧化物酶）后，加入待测样品后，样品中的葡萄糖与电极表面的GOD发生反应，产生葡萄糖酸和水，同时释放出电子。

电子通过电极传递至体外回路，产生电流信号。

3. 电流信号测量：葡萄糖生物传感器通过测量电路测量电流信号，将其转换为葡萄糖浓度，并输出至显示设备或记录设备。

通常情况下，葡萄糖生物传感器的检测范围在0.1-10mmol/L之间，可精确到0.1mmol/L以下。

总之，葡萄糖生物传感器的工作原理是将生物酶反应和电化学传感器技术相结合，通过测量电流信号来定量检测样品中的葡萄糖浓度。

其具有操作简便、快速、准确等特点，在临床医学中广泛应用于糖尿病的诊断和治疗。

葡萄糖传感器及其制备方法、应用[发明专利]

专利名称：葡萄糖传感器及其制备方法、应用专利类型：发明专利
发明人：高志强
申请号：CN202210262656.5
申请日：20220317
公开号：CN114609213A
公开日：
20220610
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本发明公开了葡萄糖生物传感器及其制备方法、应用，葡萄糖传感器的制备方法包括如下步骤：A）、三嵌段聚合物的制备：B）、三嵌段聚合物的涂布。

本发明使用含有生物相容性基团的三嵌段聚合物制备出选择性滲透膜，具有非常小的温度系数，将其应用于动态血糖仪上，可以有效且精确地对葡萄糖进行调控，并利用葡萄糖传感器的阻抗进行原位温度校正。

申请人：苏州中星医疗技术有限公司
地址：215000 江苏省苏州市高新区富春江路188号2号楼502室
国籍：CN
代理机构：苏州创元专利商标事务所有限公司
代理人：范晴
更多信息请下载全文后查看。