CN107923865A - 利用电化学检测方法的过敏原检测装置 - Google Patents

利用电化学检测方法的过敏原检测装置 Download PDF

Info

Publication number
CN107923865A
CN107923865A CN201680049593.8A CN201680049593A CN107923865A CN 107923865 A CN107923865 A CN 107923865A CN 201680049593 A CN201680049593 A CN 201680049593A CN 107923865 A CN107923865 A CN 107923865A
Authority
CN
China
Prior art keywords
thrombocytin
sensor
electrode
mentioned
working electrode
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201680049593.8A
Other languages
English (en)
Other versions
CN107923865B (zh
Inventor
林泰圭
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Plant Source Medicine
Original Assignee
Plant Source Medicine
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Plant Source Medicine filed Critical Plant Source Medicine
Publication of CN107923865A publication Critical patent/CN107923865A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN107923865B publication Critical patent/CN107923865B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • 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
    • G01N27/30—Electrodes, e.g. test electrodes; Half-cells
    • G01N27/327—Biochemical electrodes, e.g. electrical or mechanical details for in vitro measurements
    • G01N27/3275—Sensing specific biomolecules, e.g. nucleic acid strands, based on an electrode surface reaction
    • G01N27/3277—Sensing specific biomolecules, e.g. nucleic acid strands, based on an electrode surface reaction being a redox reaction, e.g. detection by cyclic voltammetry
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • 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
    • G01N27/30—Electrodes, e.g. test electrodes; Half-cells
    • G01N27/327—Biochemical electrodes, e.g. electrical or mechanical details for in vitro measurements
    • G01N27/3275—Sensing specific biomolecules, e.g. nucleic acid strands, based on an electrode surface reaction
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/41—Detecting, measuring or recording for evaluating the immune or lymphatic systems
    • A61B5/411—Detecting or monitoring allergy or intolerance reactions to an allergenic agent or substance
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • 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
    • G01N27/30—Electrodes, e.g. test electrodes; Half-cells
    • G01N27/333—Ion-selective electrodes or membranes
    • G01N27/3335—Ion-selective electrodes or membranes the membrane containing at least one organic component
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2800/00—Detection or diagnosis of diseases
    • G01N2800/24—Immunology or allergic disorders
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N33/00—Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
    • G01N33/48—Biological material, e.g. blood, urine; Haemocytometers
    • G01N33/50—Chemical analysis of biological material, e.g. blood, urine; Testing involving biospecific ligand binding methods; Immunological testing
    • G01N33/94—Chemical analysis of biological material, e.g. blood, urine; Testing involving biospecific ligand binding methods; Immunological testing involving narcotics or drugs or pharmaceuticals, neurotransmitters or associated receptors
    • G01N33/9406—Neurotransmitters
    • G01N33/942—Serotonin, i.e. 5-hydroxy-tryptamine

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • Heart & Thoracic Surgery (AREA)
  • Medical Informatics (AREA)
  • Vascular Medicine (AREA)
  • Surgery (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Biophysics (AREA)
  • Investigating Or Analysing Biological Materials (AREA)
  • Hematology (AREA)
  • Urology & Nephrology (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Pharmacology & Pharmacy (AREA)
  • Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
  • Biotechnology (AREA)
  • Cell Biology (AREA)
  • Microbiology (AREA)
  • Food Science & Technology (AREA)

Abstract

依据本发明的电化学传感器可防止血液内后台值导致的敏感度下降，同时可准确检测血清素的电流值，从而有效执行过敏诊断。

Description

利用电化学检测方法的过敏原检测装置
技术领域
本发明中涉及引发血清素氧化反应的工作电极；及施加电压的基准电极，有关测量血清素施加氧化电位时的氧化电流以确认血清素存在与否或其浓度的电化学传感器，上述工作电极中包括呈负电荷的涂层，是以利用涂层的静电力抑制呈负电荷的阻碍物质干扰为特点的血清素检测用电化学传感器，总体来说是包括其在内的利用电化学检测方法的过敏原检测装置(Allergen detection apparatus according to an electrochemicaldetection method)。同时，本发明涉及包括对上述传感器中分离得出的生物样本的处理阶段；及对血清素施加氧化电位时的氧化电流测量阶段在内的过敏原确认方法。
背景技术
过敏反应(allergy)是指特定人群由于免疫系统功能紊乱，对普通人毫不受影响的物质产生发疹、瘙痒、流鼻涕、咳嗽等表现的反应。引发过敏反应的物质十分多样，有食品、空气、花粉、霉菌、灰尘、动物等。另外，过敏反应的普遍症状有轻微的瘙痒、咳嗽等，而严重时可引发哮喘、发作及休克致死，因为发作十分迅速，需提前诊断是否有过敏反应。
当过敏物质进入体内时将形成叫做免疫球蛋白E(Immuno Globulin E)的IgE抗体，而过敏性体质人群的Ig抗体形成量大于正常人，因此血液中检测到的IgE抗体浓度也随之较高。
现行的过敏检测方法有点刺试验(prick test)，最新诊断方法有测量血清内IgE抗体浓度(以下称“IgE量”或“IgE抗体值”)量的方法。点刺试验是利用吸液管将抗原物质滴在皮肤表面后通过针刺确认是否留痕的过敏反应测试。IgE量测量方法是血检方法之一，根据血液内的IgE量来检验对抗原物质的过敏反应，包括放射免疫分析法、非放射免疫分析法、MAST(多种同时特异性抗体过敏试验)及利用放射同位元素的RAST(放射免疫吸附试验)等。其中，点刺试验有可能由于过敏反应导致休克，是危险性极高的方法，而IgE量测量方法操作复杂且需要特殊技术与装置，诊断过程中需消耗大量时间与费用。
区别于在活体内检测IgE量的过敏原检测法，检测出血液内的介质(Mediator)即可安全、准确、快速的判断过敏原调查结果。
介质检测法是指在出现过敏反应时检出化学介质(chemical mediator)并由此判定过敏原的方法。化学介质中包括IgE抗体因过敏原产生架桥反应而形成的嗜碱性粒细胞、从肥大细胞脱颗粒的预制介质(preformed mediator)和在其反应下生成的新生介质(newly generated mediator)。预制介质有组织胺(histamine)、血清素(serotonin)、胃促胰酶(Chymase)、芳基硫酸酯酶(arylsulfatase)、N-乙酰-β-D-葡萄糖苷酶(N-acetyl-β-D-glucosaminidase)等；新生介质有前列腺素(prostaglandin)、白三烯(leukotriene)、血栓素(thromboxane)等。
本发明可提供在过敏患者的血液中添加各种过敏原并检出化学介质后，利用电化学方法测量血清素以确认具体过敏原的POCT过敏原检测装置。
本发明人为克服测量IgE量的过敏原检测法所存在的缺陷，开发出了通过电化学方法检测过敏反应血液内的血清素而选择性测量过敏原的装置，并提供了快速便利的过敏原诊断方法(韩国公开专利第2007-0117239号)。
发明内容
技术课题
本发明人在认知通过现有电化学传感器对血液内的血清素进行电化学检测而得出的过敏原诊断结果，与基于IgE量的诊断结果的关联性极低后，为解决这一问题点，通过不断地研究得出了使用具备呈负电荷涂层的工作电极的传感器时可提高过敏原诊断准确度的结论，并完成了本项发明。
课题的解决手段
本发明的目的之一在于提供包括引发血清素氧化反应的工作电极；及施加电压的基准电极，有关测量血清素施加氧化电位时的氧化电流以确认血清素存在与否或其浓度的电化学传感器，上述工作电极中包括呈负电荷的涂层，并利用涂层的静电力抑制呈负电荷的阻碍物质干扰的血清素检测用电化学传感器。
本发明的另一目的在于提供包括对血清素施加氧化电位时引发氧化反应的工作电极；及施加电压时的基准电极的血清素检测用条带，上述工作电极以包括利用静电力抑制呈负电荷的阻碍物质接近的负电荷涂层为特点的血清素检测用电化学传感器。
本发明的另一目的在于提供具备1个以上上述条带的血清素检测用电化学传感器。
本发明的另一目的在于提供具备上述传感器的血清素检测工具。
本发明的另一目的在于提供包括将分离得出的生物样本通过权利要求1至13项的任一项传感器进行处理的阶段；及对血清素施加氧化电位时的氧化电流的测量阶段在内的过敏原确认方法。
发明的效果
本发明中提示的传感器可有效减少样本中呈负电荷的阻碍物质，在过敏原诊断方面具有较高的准确度。
附图说明
图1a是利用未经Nafion涂层处理的工作电极的血清素检测用电化学传感器模式图。
图1b是表示血清素电流值测量方法的电化学传感器概念图：
1：电压施加装置；
2：记录仪；
3：微电极；
4：工作电极；
5：参比电极；
6：基准电极；
7：样本。
图2是血清素氧化反应方程式及血清素循环伏安图(cyclic voltammogram)的电流峰值图表。
图3是包含Nafion涂层工作电极的传感器(A)和未经Nafion涂层处理的工作电极传感器(B)的抗坏血酸循环伏安图(cyclic voltammogram)。
图4是在包含Nafion涂层工作电极的传感器中，抗坏血酸与血清素共存情况下的循环伏安图(cyclic voltammogram)。
图5是有关包含Nafion涂层工作电极的传感器(A)和未经Nafion涂层处理的工作电极传感器(B)的后台值减少效果的血液循环伏安图(cyclic voltammogram)。
图6是对根据IgE抗体值呈阳性及阴性过敏反应的血液，利用包含经Nafion涂层的工作电极的传感器施加血清素氧化电位时的氧化电流值图表。
具体实施方式
本发明的第1形态，是提供包括引发血清素氧化反应的工作电极；及施加电压的基准电极，有关测量血清素施加氧化电位时的氧化电流以确认血清素存在与否或其浓度的电化学传感器，上述工作电极中包括呈负电荷的涂层，是以利用涂层的静电力抑制呈负电荷的阻碍物质干扰为特点的血清素检测用电化学传感器。
另外，本发明的第2形态，是提供包括对血清素施加氧化电位时引发氧化反应的工作电极；及施加电压时的基准电极的血清素检测用条带，上述工作电极以包括利用静电力抑制呈负电荷的阻碍物质接近的负电荷涂层为特点的血清素检测用电化学传感器。
另外，本发明的第3形态是提供具备1个以上第2形态所述条带的血清素检测用电化学传感器。
另外，本发明的第4形态是提供具备第1形态所述传感器的血清素检测工具。
另外，本发明的第5形态是提供包括对分离得出的生物样本进行处理的阶段；及对血清素施加氧化电位时的氧化电流的测量阶段在内的过敏原确认方法。
以下，是对本发明的详细说明。
在包括引发血清素氧化反应的工作电极及施加电压的基准电极，并测量血清素施加氧化电位时的氧化电流的电化学传感器中，通过血液内血清素电化学检测得出的过敏原诊断结果，实际上与基于IgE量的诊断结果无关联性。
本发明人确认到其原因在于，利用电化学检测时因受试剂中的电极活性物质影响，导致后台值上升及敏感度下降等问题。即，血液内的高浓度抗坏血酸、尿素、尿酸等在利用电化学方法检测血清素时起到阻碍作用。
为此，本发明人为开发不产生敏感度下降现象的同时准确方便的诊断过敏原的装置，利用抗坏血酸、尿酸等阻碍物质呈负电荷而无法通过带固定负电荷的高分子膜的特点，在引发血清素氧化反应的工作电极中导入了呈负电荷的涂层，最终确认了后台值减少效果及准确诊断过敏原，从而完成了本项发明。
“过敏引发物质”或“过敏原”是对正常人无任何影响，对特定人群引发发疹、瘙痒、流鼻涕、咳嗽等异常过敏反应的原因物质。过敏引发物质种类有花粉、灰尘、食物、病菌、蜱螨、药物等，花粉类有白桦树、柞树、草坪及豚草属植物花粉等。本发明仅针对引发过敏反应并导致血液内血清素浓度增加的现象，对过敏引发物质的种类无设限。
“血清素”又名5-羟基色胺(5-Hydroxytryptamine；5HT)，分子式C10H12N2O，生理活性胺之一，是依据过敏反应从肥大细胞中分泌生成的化学介质(chemical mediator)。
当抗原(过敏原)最初侵入体内时生成IgE抗体，所生成的IgE抗体将与肥大细胞的表面受体(high-affinity receptor for IgE，FcεRI)结合。之后，相同抗原反复侵入体内并与位于肥大细胞表面的IgE-高亲和性受体相结合，肥大细胞发出活性化信号，最终诱导分泌血清素等化学介质，从而引发过敏反应。
血清素的氧化反应产生范围为0.2V至0.4V，具体是0.3V至0.4V之间。
通过0至1.0V范围内的循环伏安法(Cyclic Voltammetry)测量血清素电极反应的结果显示，在0.3V开始出现了电流峰值(图2)。上述峰值是在0.3V产生血清素氧化反应并从血清素释放电流所致，由此确认到了使用0.3V氧化电位时可测量血清素并诊断过敏反应。
本发明中为解决血液内存在的高浓度电极活性物种之抗坏血酸及/或尿素及/或尿酸导致工作电极中的血清素产生氧化反应时发生的后台值上升及敏感度下降等问题，上述工作电极包括利用静电力抑制呈负电荷的阻碍物质接近的负电荷涂层。含负电荷高分子的涂层，可通过负电荷的静电力抑制持有相同负电荷的离子，比如抗坏血酸、尿素、尿酸及其他负电荷电极活性物种的接近，并允许不带电荷、中性或正电荷离子的接近。
由此，上述呈负电荷的涂层需含有与样本接触时呈负电荷的高分子，其材质及涂层方式无设限。
例如，上述涂层可含有阳电荷离子交换高分子。上述高分子的非设限示例有阳电荷离子交换树脂，然而不局限于此，其他负电荷物质或可进行传感器涂层的阳电荷离子交换高分子物质均可作为涂层材料。上述高分子可包含磺基(-SO3 -)、羧基(-COO-)、醛基(-CHO)及羟基(-OH)。
作为非设限示例，阳电荷离子交换高分子有磺化四氟乙烯含氟聚合物(sulfonated tetrafluoroethylene based fluoropolymer-copolymer)。
Nafion作为具有离子交换性质的物质，是“磺化四氟乙烯含氟聚合物(sulfonatedtetrafluoroethylene based fluoropolymer-copolymer)”之一。
作为本发明的实施例，分别利用包括负电荷涂层的工作电极的传感器与未经涂层的工作电极传感器进行了循环伏安法(cyclic voltammetry)。结果显示，用负电荷物质涂层的工作电极传感器中未发现抗坏血酸释放的电流值，而未经涂层的工作电极传感器中发现了400至600mV范围内的来自抗坏血酸的电流值(图3)。由此确认了包括呈负电荷工作电极涂层时，可抑制抗坏血酸等负电荷阻碍物质的接近，并可提高测量血清素电流值时的敏感度。
此外，样本内抗坏血酸与血清素同在时，利用包括负电荷物质涂层的工作电极的传感器测量血清素电流峰值的结果显示，与未进行负电荷物质涂层的工作电极传感器相比，在测量血清素的350mV中出现了电流值，同时未出现抗坏血酸导致的后台峰值(图4)。最终证实了上述传感器可在不降低敏感度的前提下测量血清素。
例如，上述涂层可包含的负电荷高分子或阳电荷离子交换高分子为0.001至99.9wt％，具体为0.01至95wt％。
例如，上述涂层可以为促进血清素直接接触工作电极的穿孔或图案形态。又例如，工作电极的电极图案与涂层图案可以是部分或全部无重叠的交互形态，可在电极图案上方形成与其相应的涂层图案。
本发明中的工作电极为可与血清素产生氧化反应的电极。
工作电极的非设限示例有独立的铜、白金、银、金、钯、钌、铑、铱等金属、碳、砷化镓、硫化镉、氧化铟等半导体或在各材料进行表面处理的材料。其中最优选为金电极，工作电极和基准电极可为印刷电路板形态。
另外，以电位为基准的标准氢电极电位通常设为OV，并用甘汞电极(calomel)、银-氯化银电极等电极单位作为基准电极。基准电极最好是能够维持稳定电位的Ag/AgCl电极或可用作基准电极的其他电极。
依据本发明的电化学传感器包括工作电极与基准电极之外，还可包含测量电流变化的参比电极。
依据本发明，在血清素施加氧化电位时产生血清素氧化反应的工作电极；施加电压的基准电极；及选择性测量电流变化的参比电极可形成于条带之上。上述条带可在使用一次或多次后进行分离交换。
本发明中的条带可由连接各电极与测量装备的连接电线构成，除上述电极以外的其他部分可利用绝缘物质形成绝缘层。
依据本发明的各传感器可具备2个以上由各工作电极与基准电极形成双电极的条带，并诊断2个以上过敏反应。
依据本发明的条带最好在由非导电绝缘物质构成的支架上由各电极组成，此时的支架厚度最好在20至60μm之间，最佳厚度为30μm。
上述由非导电绝缘物质构成的支架材料可以是任何绝缘体，为了大量生产，最好是具有一定柔韧性与刚性的材料。支架的表面最好非常平滑，因为表面粗糙时在量产时可能导致各传感器条带之间的电极表面积不均一，最终导致传感器输出信号不统一。
表面最平滑的物质有常用于半导体生产的硅片，其次可使用透明且易加工的石英玻璃基底或普通玻璃基底。另外，普通音乐光盘的表面平坦度优秀，并且外形与圆形半导体片十分相似，可无需另制装备而照用半导体制作工序装备，同时还具有价廉易购等优点。此外，还可以使用普通塑料薄膜。
光盘或塑料薄膜材料示例有涤纶(poly ester)、聚碳酸酯(poly carbonate)、聚苯乙烯(poly stylene)、聚酰亚胺(poly imide)、聚氯乙烯(poly vinyl chloride)、聚乙烯(poly ethylene)、聚对苯二甲酸乙二酯(poly ethylene telephthalate)等。
依据本发明的条带上的各电极长度优选14mm至19mm、宽度优选0.5mm至2mm、厚度优选20至150μm，最佳条件为长14mm、宽1mm、厚60μm。
本发明中电极与样本直接接触的部分与向检测仪传达信号的部分最好用绝缘体覆盖，但不局限于此。
本发明中用于诊断过敏原的“样本”为测量是否含有或分泌血清素以及其浓度的分析对象，可以是哺乳类最好是人类的全血、血球、血清、血浆、骨髓液、汗液、尿液、眼泪、唾液、皮肤、黏膜等一切生物样本，也可以是血液。上述样本来自对特定过敏原敏感的试验对象时，可包含与特定过敏原接触时分泌的各成分(例如肥大细胞)，或在进行过敏原处理并诱导血清素分泌后，可包含经部分或全部去除的血清素分泌过程参与细胞。此外，上述样本可为经过敏原处理的生物样本，也可能是未经处理的生物样本。
依据本发明的传感器可具备盛放样本的反应容器。
反应容器的结构为测量样本的工作电极可接触各基准电极和选择性参比电极，并在导入液体样本时可形成通电回路的结构。测量样本为非液体时可用水等溶媒溶解后导入反应容器内。
反应容器的形态应为可维持样本及测量试剂，并在导入样本后完成各电极间通电的结构；容器大小为可容纳工作电极与各基准电极以及选择性参比电极的大小；反应容器的材料应对过滤纸等纤维集合体、无纺布、多孔材料、凝胶等无电力活性及/或对样本及电极无活性的任何材料。具体示例有聚氯乙烯、聚酰亚胺、名叫、玻璃纤维等。
反应容器内可包含作为测量试剂的PH缓冲试剂，此外，反应容器内还可包含去除电化学检测妨碍成分的妨碍成分去除试剂。
在反应容器内导入样品时工作电极、基准电极与选择性参比电极可通过样本完成通电。
反应容器可将样本吸收保存或使用一次后作废，反应容器内最好配备无纺布。
上述反应容器内可含有或涂有过敏引发物质，其目的在于诱导所导入样本与过敏引发物质产生反应，所含有的过敏引发物质形态、涂层形态及其浓度可根据不同样本发生变更。
依据本发明的电化学传感器可具备一个反应容器，为测量不同过敏反应还可具备2个以上反应容器。同时，各反应容器内可包含或涂有不相同的过敏原。
此外，工作电极、基准电极和选择性参比电极的双电极各置于不同的反应容器内，各反应容器内可对相同或不同的过敏原进行各不相同的混合物处理，也可含有或涂有过敏原。
例如，依据本发明的电化学传感器可具备测量第1过敏原相关血清素所需的第1工作电极与第1基准电极或测量第2过敏原相关血清素所需的第2工作电极与第2基准电极，或者测量第n过敏原相关血清素所需的第n工作电极与第n基准电极(n＝大于1的整数)，各双电极可连接电流计并测量双电极间发生的电流，并以此方法同时执行不同过敏原反应检测。
另外，上述传感器可包含在基准电极施加电位的自动电位调节装置。上述自动电位调节装置可自动调节0至1.0V范围内的电位。本发明中的传感器需施加引发血清素氧化反应所需的电位，可通过上述自动电位调节装置施加可引发血清素氧化反应的电压，最好在包括0.3V在内的0至1.0V方位内自动调节电位。
另外，本发明中的传感器可额外具备在施加引发血清素产生氧化反应的电位时表示测量电流值的显示器。
本发明中的过敏原确认方法可包含利用上述传感器、上述条带或工具对分离的生物样本进行处理的第1阶段；及对血清素施加氧化电位时的氧化电流进行测量的第2阶段。
例如在上述方法的第2阶段测量结果中的300至400mV，具体在350mV出现电流峰值时，可额外包括对上述样本进行过敏原判断的第3阶段。
实施方式
以下将通过实施例及实验例对本发明的结构及效果进行详细说明，该实施例及实验例仅用作本发明的示例，并不代表本发明的范围局限于该实施例及实验例。
参考例1：依据血清素的氧化反应测量电流
首先为检出血清素，利用图1a所示装置对添加1μg/ml血清素的血液进行了电化学检测，在0～1.0V vs.Ag/AgCl范围内对血清素进行单位时间内匀速(10mV/min)电极反应实验结果，得出了如图2的普通形态循环伏安图(Cyclic voltammogram)。尤其是在0.3Vvs.Ag/AgCl出现了峰值，这意味着所释放的电子产生了电化学氧化反应。所以，测量此时的电流值即可定量分析血清素浓度。即，导出浓度与电流值的相互关系即可定量检测血清素浓度，利用图1b的工具也可进行如上检测。
具体为在基准电极施加电位的电压施加装置(1)；在具备施加电压的基准电极(6)的传感器内放入样本(7)时，通过样本与过敏原的反应产生血清素时，在工作电极(4)便会产生血清素氧化反应，并在参比电极(5)测量其导致的电流变化，即可通过记录仪(2)确认其检测结果。
实施例1：具备Nafion涂层工作电极的电化学传感器
如图1a所示，韩国公开专利第2007-0117239号内记载的血清素检测用电化学传感器的工作电极(B)经过了Nafion涂层处理，具体地说是在电极表面滴涂5ml的5wt％Nafion溶液后，常温干燥1小时，并制成了具备Nafion涂层工作电极(A)的电化学传感器。
实施例2：抗坏血酸的循环伏安法
依据实施例1，利用包括Nafion涂层工作电极(A)的传感器和未经Nafion涂层处理处理的工作电极(B)传感器，对添加100mg/ml浓度抗坏血酸的0.1M磷酸缓冲溶液实施了抗坏血酸循环伏安法(cyclic voltammetry)并得出了电流电位曲线图(图3)。结果显示，使用未经Nafion涂层处理处理的电极(B)时的抗坏血酸后台值有所增大，相反使用Nafion涂层电极(A)时的抗坏血酸后台值及源自抗坏血酸的电流值均没有增加。
实施例3：抗坏血酸与血清素的循环伏安法
在样本(全血)内各添加1μg/ml浓度的抗坏血酸和血清素各100mg/ml,后，依据实施例1利用经Nafion涂层处理的工作电极(A)对上述全血实施了循环伏安法(cyclicvoltammetry)，结果在350mV附近确认到了源自血清素的电流峰值(图4)。
实施例4：全血的循环伏安法
利用未经Nafion涂层处理的电极(B)对不具有血清素的全血实施循环伏安法(cyclic voltammetry)后，确认到了较高的后台值(图5)。相反，利用经Nafion涂层处理的电极(A)的结果显示后台值有所减少(图5)。
从以上结果可得知，利用Nafion涂层电极可抑制全血中的电极阻碍物质，同时可选择性检测血清素，从而实现高敏感度的定量化稳定检测。
实施例5：IgE抗体值与电化学检测值的相互关系确认
检测过敏反应相关血清素时，利用实施例1中的Nafion涂层电极确认了过敏原的特殊性。
首先，对在检测机关检测IgE抗体值(血液中的IgE浓度)并得出松树及蜱螨过敏原呈阳性诊断的患者的全血，利用具备实施例1中提示电极(A)的电化学传感器实施了过敏反应电化学检测。结果，在添加过敏原40分钟后，松树过敏原的电流值为38.6nA，蜱螨过敏原电流值为130.3nA。
此外，另取IgE抗体值的松树过敏原反应呈阴性，对蜱螨过敏原呈阳性的患者全血进行了电化学检测。结果，松树过敏原的电流值为0.6nA，蜱螨过敏原的电流值为86.8nA。
此外，另取松树、蜱螨过敏原反应均呈阴性的患者全血进行检测的结果显示为0.7nA和0.4nA。
综上，利用安装Nafion涂层电极的传感器进行过敏反应电化学检测结果，松树过敏原与蜱螨过敏原相关的IgE抗体值存在关联性，由此判断为可选择性检测出过敏原(表1)。
【表1】
通过上述结果可得知，IgE抗体值较高时，血清素的电流值较高，相反IgE抗体值较低时血清素的电流值也相对较低。不仅如此，还确认到了IgE抗体值诊断结果与利用包含Nafion涂层工作电极的传感器测量的血液内血清素电流值相关诊断结果呈相同状态。由此可得知，即使不检测IgE抗体值，仅利用包含负电荷高分子涂层的工作电极的传感器即可确认过敏反应存在与否。
实施例6：电化学检测值的再现性确认
利用包含Nafion涂层工作电极的传感器检测血清素的电流峰值时，对所检测的电流峰值的稳定性进行了如下测试。具体地说，取IgE抗体值检测结果对松树过敏原呈阳性与阴性的实验对象的全血，利用实施例1中包含Nafion涂层工作电极(A)的传感器实施了各5次电化学检测，并确认了检测值的再现性。
检测结果显示，根据IgE抗体值呈阳性过敏反应的血液，出现了80nA以上的电流峰值，5次检测结果值的误差范围在1nA以内。另外，根据IgE抗体值呈阴性过敏反应的血液的5次检测结果值误差也均在1nA以内(图6)。由此可确认，利用电化学检测得出的过敏反应检测值的再现性较高。
实施例7：通过临床试验确认IgE抗体值与电化学检测值的相互关系
以15名20～30多岁年龄段为对象进行试验后对通过电化学检测方式(利用如实施例1中包含Nafion涂层工作电极(A)的传感器进行检测)得出的电流值与检测机关得出的IgE抗体值进行了比较，其结果为表2所示。
【表2】
A组通过电化学检测出的电流值相关诊断结果与IgE抗体值相关诊断结果均为阳性，结果一致。
B组通过电化学检测出的电流值相关诊断结果与IgE抗体值相关诊断结果及症状均为阴性，结果一致。
C组的IgE抗体值为呈阴性的0.34以下，而利用电化学检测得出的电流值呈阳性反应，而且还发现了类似于阳性反应症状的假阳性症状(±pseudopositive symptoms)。
通过小组A～C的试验结果可得知，在利用电化学检测方式诊断过敏原方面，本发明中提示的检测方式十分有效。
综合以上说明，本发明所属技术领域的从事人员可理解本发明可不变更其技术思想或必要特点，并以其他具体形态进行实施。另外，必须了解上述实施例的所有内容均为案例且不局限于此。本发明的范围不局限于上述详细说明，后述的权利要求范围的意义、范围及出自与权利要求范围平等概念的所有变更或变形形态均包含于本发明的实际范围内。

Claims (18)

1.一种血清素检测用电化学传感器，包括引发血清素氧化反应的工作电极；及施加电压的基准电极，有关测量血清素施加氧化电位时的氧化电流以确认血清素存在与否或其浓度的电化学传感器，其中，上述工作电极中包括呈负电荷的涂层，利用涂层的静电力抑制呈负电荷的阻碍物质干扰。
2.如权利要求1所述的传感器，其中，上述血清素的氧化反应在0.3至0.4V产生。
3.如权利要求1所述的传感器，其中，上述涂层以包含阳电荷离子交换高分子为特点。
4.如权利要求3所述的传感器，其中，上述阳电荷离子交换高分子由磺化四氟乙烯含氟聚合物(sulfonated tetrafluoroethylene based fluoropolymer-copolymer)构成。
5.如权利要求1所述的传感器，其中，上述涂层以形态有助于血清素接触工作电极的气孔或图案状为特点。
6.如权利要求1所述的传感器，其中，上述阻碍物质为包括抗坏血酸、尿素、尿酸等在内的群体中的任一一个以上。
7.如权利要求1所述的传感器，其中，上述工作电极和基准电极由金(Au)或碳素(C)构成。
8.如权利要求1所述的传感器，其中，包括检测电流变化的参比电极。
9.如权利要求1所述的传感器，其中，具备容纳样本的反应容器，并具备在投入样本时可实现工作电极与基准电极通电的回路。
10.如权利要求9所述的传感器，其中，上述反应容器为含有或涂有过敏引发物质。
11.如权利要求1所述的传感器，其中，上述传感器包含可为基准电极施加所需电位电压的自动电位调节装置。
12.如权利要求11所述的传感器，其中，上述自动电位调节装置为在0至1.0V电位范围内自动调节。
13.如权利要求1所述的传感器，其中，额外具备表示施加引发血清素氧化反应的电位时所检测的电流值的显示器。
14.一种血清素检测用条带，包括对血清素施加氧化电位时引发氧化反应的工作电极；及施加电压时的基准电极的血清素检测用条带，上述工作电极以包括利用静电力抑制呈负电荷的阻碍物质接近的负电荷涂层为特点。
15.如权利要求14所述的血清素检测用条带，其中，上述条带以支持分离更换并支持一次或多次使用为特点。
16.一种具备1个以上如权利要求14或15所述的条带的血清素检测用传感器。
17.一种具备权利要求1至13中的任一项所述的传感器的血清素检测工具。
18.一种过敏原确认方法，包括将分离得出的生物样本通过权利要求1至13中的任一项所述的传感器进行处理的阶段；及对血清素施加氧化电位时的氧化电流的测量阶段。
CN201680049593.8A 2015-09-01 2016-09-01 利用电化学检测方法的过敏原检测装置 Active CN107923865B (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020150123800A KR20170027184A (ko) 2015-09-01 2015-09-01 전기화학적 검출방법에 의한 알레르겐 검출 장치
KR10-2015-0123800 2015-09-01
PCT/KR2016/009798 WO2017039356A1 (ko) 2015-09-01 2016-09-01 전기화학적 검출방법에 의한 알레르겐 검출 장치

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN107923865A true CN107923865A (zh) 2018-04-17
CN107923865B CN107923865B (zh) 2021-07-09

Family

ID=58189029

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201680049593.8A Active CN107923865B (zh) 2015-09-01 2016-09-01 利用电化学检测方法的过敏原检测装置

Country Status (6)

Country Link
US (1) US20180266979A1 (zh)
EP (1) EP3346264A4 (zh)
JP (1) JP6761474B2 (zh)
KR (1) KR20170027184A (zh)
CN (1) CN107923865B (zh)
WO (1) WO2017039356A1 (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111323470A (zh) * 2020-04-09 2020-06-23 华中科技大学同济医学院附属协和医院 一种基于微量血样的抗生素过敏检测装置及方法

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102273401B1 (ko) * 2019-06-19 2021-07-06 단국대학교 천안캠퍼스 산학협력단 방해요소들 사이에서 세로토닌의 전기화학적 정량분석 방법
CN110938139A (zh) * 2020-01-20 2020-03-31 中国医科大学 一种用于法医溶血样本总IgE检测的中空纤维超滤方法
KR102462930B1 (ko) * 2020-05-28 2022-11-04 연세대학교 산학협력단 혈소판 및 세로토닌 농도 측정 장치 및 그 측정 방법
CN111948268A (zh) * 2020-06-29 2020-11-17 遵义师范学院 一种β-环糊精/磁性纳米粒子/Go电化学传感器
KR102655181B1 (ko) * 2021-08-26 2024-04-04 중앙대학교 산학협력단 금 나노 입자를 이용한 세로토닌 검출 방법

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5476797A (en) * 1989-10-20 1995-12-19 Asahi Denkakogyo K.K. Process and apparatus for detecting sensitized leukocyte or antigen
KR20070117239A (ko) * 2006-06-08 2007-12-12 (주)엔바이오닉스 알레르겐 검출장치 및 그에 의한 검출방법
CN101639457A (zh) * 2009-08-06 2010-02-03 武汉思达创新医药科技有限公司 丝网印刷电极在测定5-羟色胺中的应用
WO2010052342A2 (en) * 2008-11-10 2010-05-14 National University Of Ireland, Maynooth Chemical messenger sensor
CN104458852A (zh) * 2014-12-10 2015-03-25 武汉华纳联合药业有限公司 一种丝网印刷电极及应用

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2955003B2 (ja) * 1989-10-20 1999-10-04 是 松永 感作白血球の検出方法
JP3108499B2 (ja) * 1992-02-14 2000-11-13 日本電信電話株式会社 電気化学検出用微小電極セル及びその製造方法
JP3499767B2 (ja) * 1999-03-19 2004-02-23 日本電信電話株式会社 ヒスタミン計測用微小電極およびヒスタミン計測用センサ
JP3707303B2 (ja) * 1999-06-30 2005-10-19 株式会社日立製作所 ヒスタミン計測方法およびヒスタミン計測装置
US20040077104A1 (en) * 2002-07-09 2004-04-22 Valentino Montegrande Antigen detection device

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5476797A (en) * 1989-10-20 1995-12-19 Asahi Denkakogyo K.K. Process and apparatus for detecting sensitized leukocyte or antigen
KR20070117239A (ko) * 2006-06-08 2007-12-12 (주)엔바이오닉스 알레르겐 검출장치 및 그에 의한 검출방법
WO2010052342A2 (en) * 2008-11-10 2010-05-14 National University Of Ireland, Maynooth Chemical messenger sensor
CN101639457A (zh) * 2009-08-06 2010-02-03 武汉思达创新医药科技有限公司 丝网印刷电极在测定5-羟色胺中的应用
CN104458852A (zh) * 2014-12-10 2015-03-25 武汉华纳联合药业有限公司 一种丝网印刷电极及应用

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
MIN LIU ET AL.: "A disposable amperometric sensor for rapid detection of serotonin in the blood and brain of the depressed mice based on Nafion membrane-coated colloidal gold screen-printed electrode", 《JOURNAL OF ELECTROANALYTICAL CHEMISTRY》 *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111323470A (zh) * 2020-04-09 2020-06-23 华中科技大学同济医学院附属协和医院 一种基于微量血样的抗生素过敏检测装置及方法

Also Published As

Publication number Publication date
EP3346264A1 (en) 2018-07-11
CN107923865B (zh) 2021-07-09
JP6761474B2 (ja) 2020-09-23
WO2017039356A1 (ko) 2017-03-09
JP2018526659A (ja) 2018-09-13
US20180266979A1 (en) 2018-09-20
KR20170027184A (ko) 2017-03-09
EP3346264A4 (en) 2018-08-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN107923865A (zh) 利用电化学检测方法的过敏原检测装置
Spichiger-Keller Chemical sensors and biosensors for medical and biological applications
US11714083B2 (en) Point-of-care apparatus and methods for analyte detections using electrochemical impedance or capacitance
Afsarimanesh et al. Development of IoT-based impedometric biosensor for point-of-care monitoring of bone loss
Broeders et al. Mobile application for impedance-based biomimetic sensor readout
CN106442649B (zh) 一种基于eis结构电化学生物传感器检测1,5-脱水葡萄糖醇的方法
CN109520977A (zh) 一种用于多体系检测的超浸润纳米枝状金/石墨烯微芯片
US20240151680A1 (en) Electrochemical sensor device for rapid analyte detection and methods of making and using the same
CN107727720A (zh) HKUST‑1（Cu‑MOFs）在制备葡萄糖传感器用电极中的应用
CN110044987B (zh) 二茂铁基共价有机框架修饰电极的制备方法及其电化学检测肌钙蛋白的方法
CN106596663B (zh) 一种盐酸二甲双胍快速检测方法
KR101884832B1 (ko) 전기화학적 검출방법에 의한 알레르겐 검출 장치
Eddaif et al. Fundamentals of sensor technology
Eiler et al. Application of a thin-film transistor array for cellular-resolution electrophysiology and electrochemistry
CN109030590B (zh) 高灵敏h2s电致化学发光传感器的制备方法及其应用
CN214374840U (zh) 检测血液凝固特性的装置
CN215263243U (zh) 一种微电极集成传感芯片
RU2413768C2 (ru) Способ определения днк-гидролизующей активности молекул и устройство для его осуществления
Yao et al. Biomimetic olfactory sensor for dynamically and conveniently monitoring ligands binding to odorant-binding proteins with impedance sensing
CN114577879B (zh) 基于电泳和分子印迹原理的蛋白质检测系统及其应用
US20220221419A1 (en) A biosensor for detecting and characterizing a biological material
CN108132284A (zh) 一种电化学传感器的测试方法
CN112179962B (zh) 一种基于铁离子探针-纳米金/玻碳电极修饰电极的黄曲霉毒素的检测方法
Zhang et al. The novel immunobiosensors for detection of Escherichia coli O157: H7 using electrochemical impedance spectroscopy
CN208066375U (zh) 一种电化学免疫微流控检测卡

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant