CN109164148A - 酶电极生物传感器抗干扰测定方法 - Google Patents

Abstract

一种酶电极生物传感器抗干扰测定方法，包括如下步骤：通过先测量待测样品的相应电流值X、之后测量待测样品以及等量的标准样品的相应电流值Y、最后测量待测样品以及一半量的标准样品的相应电流值Z，计算出常数a和米氏常数b。最终计算出补偿后的待测样品浓度，测定过程排除了干扰因素的影响，在有干扰源的情况下，这种测定方法测定结果更准确、更可靠。

Description

酶电极生物传感器抗干扰测定方法

技术领域

本发明涉及酶电极生物传感器领域，具体涉及一种酶电极生物传感器抗干扰测定方法。

背景技术

酶电极生物传感器是把具有生物活性的酶与电化学电极结合在一起的复合型传感器，测定过程通过酶促催化反应把被测的酶反应底物转化为电化学电极有响应的产物，通过测定电化学电极的响应电流，最终获得酶反应底物的浓度数据。

酶是一个蛋白质，其催化活性随着时间而逐渐失活。所以酶电极传感器不是永久性传感器，具有一定的使用寿命，酶电极传感器的寿命与酶电极传感器的种类有关，通常为数天到数月。虽然酶电极传感器的催化活性会随时间而变化，但在短时间(数分钟到数十分钟)内其活性变化很小，可以忽略不计。酶电极生物传感器的应用正是基于酶反应的这一特点。通常在用酶电极检测前，先用标准样品连续检测酶电极的响应电流，直到酶电极的响应电流基本恒定(误差小于分析测定要求)，然后再检测被测样品，根据测定的电极响应电流，与标样比较，计算出被测底物的浓度。这是基于酶电极的生物传感器基本分析方法。酶电极中电化学电极对酶电极传感器的反应产物产生响应电流，在电化学电极表面酶反应产物是一个生成与扩散的平衡状态，实际浓度与产物生成速度(即酶反应速度)成正比。根据酶促反应的米氏定律，酶催化反应的反应速度与反应底物浓度的关系为：

V：反应速度

V_max：最大反应速度

S：底物浓度

K_m：米氏常数

当检测的样品浓度远小于米氏常数K_m时

即反应速度与底物浓度呈线性关系。可以不考虑传感器的线性问题，直接测定。对于酶电极传感器，通常用标样浓度一半的样品来检测酶电极传感器的线性，如测定结果小于标样浓度的51％，表示酶电极传感器线性良好，不需要做线性校正。否则最好进行线性校正，以保证测定精度。

因为反应速度V与传感器电极电流成正比关系，可以导出酶电极响应电流与底物浓度的关系为：

C：电极响应电流

a：为常数(与V_max成一定的比例关系)

b：即米氏常数K_m

S：底物浓度

该式变换可得出测定物浓度与电极响应电流之间的关系为：

如酶电极传感器需要线性校正，根据上式变换后的浓度与响应电流关系公式1，通过定标点的相应电流，标样浓度和线性校正点的响应电流及标样浓度，通过解方程组，即可以求出线性校正参数a和b。测定过程通过线性校正参数a、b和电极响应电流C，求出待测样品浓度结果。

如酶电极传感器不需要线性校正，说明公式1中a和b均远大于响应电流C，

上式中通过定标时标样的标定电流和标样浓度，可求出定标系数的值，测定时测量出电流数值C，代入公式计算出测定结果值S。

因为酶是蛋白质，其特异性的催化作用是基于酶活性中心的特异性结构，一些能与酶活性中心结合的物质会显著降低酶的活性，这就是酶活性抑制剂。酶活性抑制剂根据对酶的作用可分为不可逆抑制剂和可逆抑制器。前者通常直接与酶活性中心结合，造成酶电极传感器失活报废，如果酶电极传感器测定物中存在这种不可逆抑制剂，则不能用酶电极方法进行检测。后者则可能是通过与底活竞争性结合占据酶活性中心从而抑制酶的活性，也可能是通过结合酶的特殊位点，抑制酶的催化活性。如果酶电极传感器测定物中存在这种可逆抑制剂，则因为在测定时酶活被抑制，测定结果就会偏低，不能反应待测物的实际浓度。

发明内容

本发明为了克服以上技术的不足，提供了一种去除抑制剂存在的干扰因素，获得准确的分析结果的酶电极生物传感器抗干扰测定方法。

本发明克服其技术问题所采用的技术方案是：

一种酶电极生物传感器抗干扰测定方法，包括如下步骤：

a)取nμl的待测样品，利用酶电极传感器测量待测样品的相应电流值X；

b)取nμl的待测样品以及nμl的标准样品，将二者混合后，利用酶电极传感器测量待测样品与标准样品混合溶液的相应电流值Y；

c)取nμl的待测样品及的标准样品，将二者混合后，利用酶电极传感器测量待测样品与标准样品混合溶液的相应电流值Z；

d)根据公式计算常数a；

e)根据公式计算米氏常数b；

f)根据公式计算线性校正后的测定结果R。

本发明的有益效果是：通过先测量待测样品的相应电流值X、之后测量待测样品以及等量的标准样品的相应电流值Y、最后测量待测样品以及一半量的标准样品的相应电流值Z，计算出常数a和米氏常数b。最终计算出补偿后的待测样品浓度，测定过程排除了干扰因素的影响，在有干扰源的情况下，这种测定方法测定结果更准确、更可靠。

具体实施方式

下面对本发明做进一步说明。

一种酶电极生物传感器抗干扰测定方法，包括如下步骤：

在测定底物中有酶活性抑制剂的情况下，把对酶活进行标定也放在同一环境下进行，这样标定和测定状态就处在同一酶反应环境中。排除酶活抑制剂对测定过程的影响。测定过程先直接用待测样品按设定进样量(nμl)进样，测定酶电极传感器对测定样品的响应电流值，重复数次，直到传感器响应电流值基本不变(小于设定的误差值)，记录最后二次测定的响应电流平均值X(或最后一次响应电流值，取最后二次平均值可减少系统误差)。然后再进同样量的样品加同样量的标准液进行测定，记录最后响应电流Y。如果传感器不需要线性标定，则根据以上记录的响应电流和标样浓度S，可以计算出测定结果，计算方法如下：

因为不需要线性校正，在测定浓度范围内传感器响应电流与测定底物浓度呈线性关系，设测定结果浓度为R，则有：

R＝K×X 公式2

R+S＝K×Y 公式3

R：为待测样品浓度

S：标准样品浓度

X：最后二次测定的响应电流平均值

Y：同样量的样品加同样量的标准液的响应电流值

K：为标定系数

根据以上二式，可以算出：

如果传感器需要做线性校正处理，则步骤如下：

a)取nμl的待测样品，利用酶电极传感器测量待测样品的相应电流值X。

b)取nμl的待测样品以及nμl的标准样品，将二者混合后，利用酶电极传感器测量待测样品与标准样品混合溶液的相应电流值Y。

c)取nμl的待测样品及的标准样品，将二者混合后，利用酶电极传感器测量待测样品与标准样品混合溶液的相应电流值Z。

建立待测样品浓度公式：

其中R为待测样品浓度，S为标准样品浓度，a为常数，其与V_max呈比例关系，b为米氏常数。

通过公式6-公式5得到：

公式6-公式7再乘2得：

由公式8和公式9得：

公式10变换求a

如下：

Y×(a-X)×(a-Z)+X×(a-Y)×(a-Z)-2×Z×(a-Y)×(a-X)＝0；

Y×a²-Y×(X+Z)×a+X×Y×Z+X×a²-X×(Y+Z)×a+X×Y×Z

-2×Z×a²+2×Z×(X+Y)×a-2×X×Y×Z＝0

(X+Y-2×Z)×a²+(2×Z×(X+Y)-X×(Y+Z)-Y×(X+Z))×a＝0；

d)根据公式11的计算常数a。

由公式8变换可得到：

S×(a-Y)×(a-X)＝b×Y×(a-X)-b×X×(a-Y)

e)根据公式12的计算米氏常数b。

f)将计算得到的常数a和米氏常数b代入公式5中的计算线性校正后的测定结果R。

酶的线性参数a和b与酶的状态有关，变化缓慢，不需要每次都测，但因抗干扰测定方法中待测物的干扰不同，每次测定都要标定，所以每个样品至少测定三次，测定速度相对慢一些，测定过程排除了干扰因素的影响，在有干扰源的情况下，这种测定方法测定结果更准确、更可靠。

Claims (1)

1.一种酶电极生物传感器抗干扰测定方法，其特征在于，包括如下步骤：

a)取nμl的待测样品，利用酶电极传感器测量待测样品的相应电流值X；

b)取nμl的待测样品以及nμl的标准样品，将二者混合后，利用酶电极传感器测量待测样品与标准样品混合溶液的相应电流值Y；

c)取nμl的待测样品及的标准样品，将二者混合后，利用酶电极传感器测量待测样品与标准样品混合溶液的相应电流值Z；

d)根据公式计算常数a；

e)根据公式计算米氏常数b；

f)根据公式计算线性校正后的测定结果R。