CN107121471A - 一种酶标仪 - Google Patents

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赵兵
卫晓峰
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    • G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
    • G01N27/26—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating electrochemical variables; by using electrolysis or electrophoresis
    • G01N27/28—Electrolytic cell components
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    • G01N27/327—Biochemical electrodes, e.g. electrical or mechanical details for in vitro measurements
    • G01N27/3271—Amperometric enzyme electrodes for analytes in body fluids, e.g. glucose in blood

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Abstract

本发明属于医疗器械领域，具体涉及一种酶标仪。本发明提供的酶标仪包括外壳，酶生物传感器，信号处理器，显示器。其中，酶生物传感器包括酶电极、参比电极以及对电极，酶电极包括基底电极、蚕丝蛋白膜、碳包覆纳米金属颗粒和酶组合物。通过加入待检测底物，与固定在蚕丝蛋白膜的酶组合物发生反应，酶电极将电信号传输给信号处理器，信号处理器将电信号进行运算处理并将结果传输到显示屏，显示数值。该结构的酶标仪检测限低、响应时间短、灵敏度高、稳定性好而且结构简单，成本低廉，能够满足社区和家庭智能化、个性化需求。

Description

一种酶标仪
技术领域
本发明属于医疗器械领域，具体涉及一种酶标仪。
背景技术
酶标仪(Micro-plate Reader)是对酶联免疫检测(EIA)的实验结果进行读取和分析的仪器。现有的酶联免疫反应以比色法为基础，通过偶联在抗原或抗体上的酶催化显色底物进行，其反应结果以颜色显示，根据显色的深浅即吸光度值的大小判断标本中待检测抗体或抗原的浓度。酶标仪广泛地应用在临床检验、生物学研究、农业科学、食品和环境科学中，特别是在最近几年，由于大量的酶联免疫检测测试盒的应用，使得酶标仪在医院或者家庭社区中的应用越来越广泛。
近年来，随着生物科学、信息科学和材料科学发展成果的推动，生物传感器技术飞速发展。生物传感器是一种对生物物质敏感并将其浓度转换为电信号进行检测的仪器，由固定化的生物敏感材料作识别元件(包括酶、抗体、抗原、微生物、细胞、组织、核酸等生物活性物质)、适当的理化换能器(如氧电极、光敏管、场效应管、压电晶体等等)及信号放大装置构成的分析工具或系统。生物传感器具有专一性强、分析速度快、准确度高等优点，因此，越来越受到广泛关注。
多种利用酶或酶-媒介体修饰的电化学传感器已用于底物检测。在生物传感器的研制中，酶的固定化是影响其分析性能的关键。纳米颗粒由于其特殊类型的结构，能够增强酶的吸附量并保持生物活性，具有更大的比表面积、良好的生物相容性等优点，可将生物分子强有力地固定在其表面。
随着不可再生资源的消耗和环境污染的加剧，人们对低成本和环境友好型高功率能量源的需求越来越迫切。蚕丝蛋白膜由于具有较高的电化学稳定性、易于化学修饰等特点，可作为一种可持续资源，因此，发明一种检测限低，响应时间短、灵敏度高、稳定性好的酶标仪是一个迫切要解决的重要技术问题。
发明内容
因此，本发明要解决的技术问题在于克服现有技术中以比色法为基础的酶标仪检测误差大的技术缺陷，从而提供专一性强、分析速度快、准确度高的酶标仪。
为解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案来实现的：
本发明提供一种酶电极，包括基底电极，所述基底电极表面固定蚕丝蛋白膜，所述蚕丝蛋白膜上固定碳包覆纳米金属颗粒和酶组合物。
优选地，此结构的酶电极，所述基底电极为银电极。
优选地，此结构的酶电极，所述蚕丝蛋白膜的厚度为100-200μm。
优选地，此结构的酶电极，所述碳包覆纳米金属颗粒的金属颗粒选自稀土金属中的一种或多种。
优选地，此结构的酶电极，所述酶组合物为尿酸酶、过氧化物酶。
本发明提供采用上述的酶电极制备的酶生物传感器，还包括参比电极和对电极。
优选地，此结构的酶生物传感器，所述参比电极为甘汞电极、银|氯化银电极、汞|氧化汞电极中的一种。
优选地，此结构的酶生物传感器，所述对电极为铂对电极、碳对电极中的一种。
本发明还提供上述的酶生物传感器制备的酶标仪，还包括：
外壳，具有由第一底面与侧壁构成的第一壳体，以及由第二底面与侧壁构成的第二壳体；所述第二壳体可拆卸地与所述第一壳体扣合围成内腔；所述第一壳体上开设检测口；
信号处理器，设置在所述内腔中，通过与电极引线与所述酶电极连接，用于将所述酶电极信号进行运算处理；
显示器，设置在所述第一壳体的外表面并与所述信号处理器连接，用于显示所述信号处理器的运算处理结果。
本发明提供的所述的酶标仪在检测血液或尿液中的尿酸的应用。
本发明技术方案，具有如下优点：
1.本发明提供的酶电极，包括基底电极，基底电极表面固定蚕丝蛋白膜，蚕丝蛋白膜上固定碳包覆纳米金属颗粒和酶组合物。蚕丝蛋白膜具有较高的电化学稳定性、良好的生物相容性以及易于化学修饰等特点，而且对环境友好，资源丰富；纳米颗粒由于其特殊类型的结构，能够增强酶的吸附量并保持生物活性，具有更大的比表面积等优点，可将生物分子强有力地固定在其表面。
2.本发明提供的酶生物传感器，纳米金属颗粒-蚕丝蛋白膜能够增强酶生物传感器的灵敏度、相应区间，具有快捷、重复性好的特点。
3.本发明提供的酶标仪，包括外壳、酶生物传感器、信号处理器和显示器。通过加入待检测底物，与固定在酶生物传感器的酶组合物发生反应，产生的电信号由电极引线传输至信号处理器，信号处理器将电信号进行运算处理并将结果传输到显示屏，显示数值。与现有的以比色法为基础的酶标仪相比，该结构的酶标仪检测限低、响应时间短、灵敏度高、稳定性好而且结构简单，成本低廉，能够满足社区和家庭智能化、个性化需求。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是根据本发明实施例1所述的酶标仪示意图；
图2是图1中酶标仪中酶生物传感器、信号处理器、显示器的信号传输流程图；
图3是图1中的酶生物传感器示意图；
图4是图1中的酶电极结构示意图。
图中附图标记表示为：
1-外壳；11-第一壳体；111-检测口；12-第二壳体；
2-酶生物传感器；21-酶电极；211-基底电极；212-蚕丝蛋白膜；213-碳包覆纳米金属颗粒；214-酶组合物；22-参比电极；23-对电极；
3-信号处理器；
4-显示器；
5-电源接口。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
实施例1
本实施例提供一种酶标仪，如图1和图2所示，包括：外壳1，酶生物传感器2，信号处理器3，显示器4，电源接口5。
外壳1具有由第一底面与侧壁构成的第一壳体11，以及由第二底面与侧壁构成的第二壳体12；第二壳体12可拆卸地与第一壳体11扣合围成内腔。第一壳体11上开设检测口111。
如图3所示，酶生物传感器2设置在外壳1的内腔中，包括酶电极21、参比电极22以及对电极23。
如图4所示，酶电极21包括基底电极211、蚕丝蛋白膜212、碳包覆纳米金属颗粒213和酶组合物214。基底电极211可选自金电极、银电极、铂电极，优选地，基底电极211为银电极，灵敏度高，成本低廉。蚕丝蛋白膜212的厚度为100-200μm，能够保证酶电极21的良好的灵敏度。在蚕丝蛋白膜212上固定碳包覆纳米金属颗粒213，在室温下能够增强酶的吸附量并保持生物活性，所包含的金属颗粒选自稀土金属，优选铂金属颗粒。蚕丝蛋白膜212上还固定酶组合物214，成分为尿酸酶、过氧化物酶，用于与尿液或血液中的尿酸反应。
参比电极22为甘汞电极、银|氯化银电极、汞|氧化汞电极中的一种，优选甘汞电极。
对电极23选自铂对电极、碳对电极中的一种，优选铂对电极。
信号处理器3设置在外壳1的内腔中，与酶生物传感器2通过电极引线连接，用于将酶生物传感器2的电信号进行运算处理。
显示器4设置在第一壳体的外表面并与信号处理器3连接，用于显示信号处理器的运算处理结果。
电源接口5为酶标仪提供电源。
此结构的酶标仪的操作过程为：将血液或尿液滴由检测口111滴加至酶生物传感器2的酶电极21处，血液或尿液中的尿酸与固定在蚕丝蛋白膜212的酶组合物214尿酸酶、过氧化物酶发生酶促反应，酶电极21将电信号通过电极引线传输给信号处理器3，信号处理器3将电信号进行运算处理，然后由显示器4显示数值。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (10)

1.一种酶电极，其特征在于，包括基底电极(211)，所述基底电极(211)表面固定蚕丝蛋白膜(212)，所述蚕丝蛋白膜(212)上固定碳包覆纳米金属颗粒(213)和酶组合物(214)。
2.根据权利要求1所述的酶电极，其特征在于，所述基底电极(211)为银电极。
3.根据权利要求1或2所述的酶电极，其特征在于，所述蚕丝蛋白膜(212)的厚度为100-200μm。
4.根据权利要求1-3任一项所述的酶电极，其特征在于，所述碳包覆纳米金属颗粒(213)的金属颗粒选自稀土金属中的一种或多种。
5.根据权利要求1-4任一项所述的酶电极，其特征在于，所述酶组合物(214)为尿酸酶、过氧化物酶。
6.一种由权利要求1-5任一项所述的酶电极制备的酶生物传感器，其特征在于，还包括参比电极(22)和对电极(23)。
7.根据权利要求6所述的酶生物传感器，其特征在于，所述参比电极(22)为甘汞电极、银|氯化银电极、汞|氧化汞电极中的一种。
8.根据权利要求6所述的酶生物传感器，其特征在于，所述对电极(23)为铂对电极、碳对电极中的一种。
9.一种由权利要求6-8任一项所述的酶生物传感器制备的酶标仪，其特征在于，还包括：
外壳(1)，具有由第一底面与侧壁构成的第一壳体(11)，以及由第二底面与侧壁构成的第二壳体(12)；所述第二壳体(12)可拆卸地与所述第一壳体(11)扣合围成内腔；所述第一壳体(11)上开设检测口(111)；
信号处理器(3)，设置在所述内腔中，通过与电极引线与所述酶生物传感器(2)连接，用于将所述酶生物传感器(2)信号进行运算处理；
显示器(4)，设置在所述第一壳体(11)的外表面并与所述信号处理器(3)连接，用于显示所述信号处理器(3)的运算处理结果。
10.一种如权利要求9所述的酶标仪在检测血液或尿液中的尿酸的应用。
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