葡萄糖的测定方法与应用研究进展

葡萄糖是维持生物体生命、促进生物体生长必须的一种营养成分,葡萄糖的含量测定在发酵、制药、临床诊断等领域具有重要的作用.简要介绍了葡萄糖在生物体中的作用,并详细综述了近年来测定葡萄糖的方法及其在实际应用中的研究进展.最后,对葡萄糖测定方法的的未来发展趋势进行了展望.     

酶注射式葡萄糖生物传感器的研制

葡萄糖是发酵过程中菌体生长和产物合成的主要碳源。为了稳定产物产量与质量,必须控制葡萄糖在发酵液中的浓度。为了解决现有"固定化酶式"葡萄糖生物传感器难以用于发酵过程葡萄糖在线测量的问题,提出了"酶液式"葡萄糖生物传感器,研制了适用于发酵过程的、在线使用的酶注射式葡萄糖生物传感器。实验结果表明:传感器线性范围为0～100mg/dL,且线性相关系数R2为0.9990,传感器灵敏度为2.59nA/(mg/dL),传感器检测限为0.07mg/dL;传感器重复性较好,对50mg/dL葡萄糖浓度,变异系数(CV)为2.02%。所研制传感器基本满足了发酵过程葡萄糖在线测量的要求。     

双酶葡萄糖电极的研制

前言目前,国内研制的葡萄糖传感器普遍存在着稳定性不够高的问题,本文在建立了交联法固定化葡萄糖氧化酶和过氧化氢酶,制成葡萄糖传感器,消除了影响葡萄糖氧化酶中毒从而失去活性的因素。和单酶传感器相比,双酶葡萄糖传感器在稳定性,响应性能,灵敏度等方面均优于单酶传感器。葡萄糖传感器的测定方法基于如下反应:当反应体系中加入底物葡萄糖,在电磁搅拌下,固定化葡萄糖氧化酶在催化葡萄糖氧     

基于微型表面等离子共振生物传感器 的葡萄糖浓度测量技术

葡萄糖是生物体和食品中普遍含有的一种重要物质,其浓度的高低直接影响着生物体功能的正常发挥和食品的质量,因此检测葡萄糖的浓度有重要的意义和作用.本文利用微型表面等离子共振生物传感器构造了葡萄糖测量实验系统,并通过葡萄糖溶液浓度的测量实验对系统的性能进行了评估,对实验现象进行了分析,探讨了测量结果的数据处理方法.实验系统对葡萄糖溶液的分辨率达到了6.25 mg/L,其精度高于其他采用折射率测量方法能够获得的葡萄糖溶液浓度的测量值.实验结果表明微型化的表面等离子共振测量装置在工业和医疗上的检测有很好的应用前景.     

几种新型的化学与生物传感器

2006年以来,课题组在溶解氧检测和葡萄糖检测方面做了一些工作,研制了几种溶解氧葡萄糖传感器以及检测溶解氧和葡萄糖的方法。同时,也找到了一种检测过氧化氢的传感器。这些传感器制备简单,性能较为稳定,具有一定的应用前景。     

无创血糖检测中不同葡萄糖浓度的介电- 频率响应特性研究

无创血糖检测技术具有无痛感、不易感染和可连续监测等优点,是血糖检测技术发展的重要 方向。为了研究在不同频率下、不同葡萄糖浓度对介电特性的影响,该文首先以不同葡萄糖浓度的 水溶液为研究对象,探索了 500 kHz～5 MHz 频率范围内不同葡萄糖浓度水溶液的介电-频率特性。 研究表明,葡萄糖水溶液在 500 kHz～5 MHz 的响应特性与高频下的响应特性不同。在该频段下,当 葡萄糖浓度不变时,水溶液的复介电常数的实部和虚部随着频率的增大而减小;当频率不变时,水 溶液的复介电常数的实部和虚部随着葡萄糖浓度的增大而减小。其次,该文还通过对复介电常数测量 值进行二阶 Debye 模型拟合,并对 Debye 模型中的参数进行了二次多项式拟合。拟合的决定系数均 高于 0.93,最终得出了葡萄糖浓度为 0～16% 水溶液的复介电常数在不同葡萄糖浓度和频率下的相关 函数,量化了葡萄糖水溶液的复介电常数与葡萄糖浓度及频率的关系。最后,通过建立包含皮肤、血 液、肌肉的无创血糖检测模型,并采用基于时域有限差分法对模型进行仿真分析。结果表明,接收电 极 2 与 3 之间的电压差值随着葡萄糖浓度的增加而线性增大,为基于 500 kHz～5 MHz 频率范围内的 无创血糖检测提供了一定的理论基础。     

双酶葡萄糖电极的研制及应用

本文报道了双酶葡萄糖电极的制作,讨论了其性能,并将其应用于血液和淀粉水解液中葡萄糖的测定。     

一种葡萄糖氧化酶安培传感器研究

利用铁氰化钾作为电化学反应的媒介体,将葡萄糖氧化酶固定在羧甲基纤维素处理的碳电极表面,制成了一种新型的葡萄糖安培传感器.该传感器在恒电位0.4 V和葡萄糖氧化酶的催化作用下,使被检测物--葡萄糖--氧化,铁氰化钾还原,在电极表面产生灵敏氧化-还原峰,利用安培法可对葡萄糖进行间接测定.葡萄糖的测定范围为2.7～27 mmol/L,线性范围较好,拟合系数为0.997 8,灵敏度较当前葡萄糖传感器有明显的提高,11 s内即可达到输出稳态电流.同时该传感器对葡萄糖的测定避免了常规电化学传感器测定中样品所含大量的易氧化物质--如抗坏血酸和尿酸--带来的干扰.     

纳米金与二茂铁在葡萄糖传感器中的相互作用

针对纳米金颗粒修饰的葡萄糖生物传感器对葡萄糖的响应电流随着工作电压的下降快速下降的问题,进一步利用电子媒介体二茂铁对其进行修饰,并选用丝网印刷电极研究了纳米金颗粒和二茂铁之间的相互作用。实验结果表明:二茂铁有效地降低了纳米金颗粒修饰的葡萄糖生物传感器响应电流的下降值,纳米金颗粒降低了电子媒介体二茂铁的氧化还原反应电位,并且,纳米金颗粒与电子媒介体二茂铁在葡萄糖生物传感器中表现协同增效效应。     

计算机模拟优化的葡萄糖传感器阵列

介绍一种可植入的葡萄糖传感器阵列的设计和计算机模拟优化。葡萄糖传感器采用固定葡萄糖氧化酶层的氧电极和氧参比电极。考虑到葡萄糖传感器的使用寿命，本设计采用氧电极阵列。用计算机对氧电极阵列的氧电极排列的间距和相互影响进行了计算机模拟优化。考虑到葡萄糖传感器在体植入环境的氧浓度较低，而葡萄糖浓度较高，所以采用特殊的膜的结构，以提高葡萄糖传感器的测量范围，并用计算机模拟优化了膜的结构尺寸。     

伴刀豆球蛋白A／葡聚糖修饰的金纳米颗粒自组装膜增强信号的表面等离子体共振葡萄糖传感器

通过特异性识别作用在表面等离子体共振传感器的金膜表面构建了伴刀豆球蛋白A/葡聚糖修饰的金纳米颗粒自组装膜。当有葡萄糖存在时,膜被分解,从而实现对葡萄糖的灵敏检测。结果表明:由于金纳米颗粒和金膜之间的等离子体波耦合作用,修饰了金纳米颗粒的自组装膜上,葡萄糖的检测信号有明显增强。该传感器可以选择性地检测0.1～100mmol/L浓度范围内的葡萄糖溶液,且敏感膜可以多次再生使用。     

一种低功耗无创血糖仪设计与性能测试

结合反离子电渗抽取原理,设计了一款基于MSP430F1611芯片的低功耗血糖仪,配合自制的三电极葡萄糖传感器,实现对组织液葡萄糖的无创抽取和低浓度葡萄糖的检测.该仪表采用MSP430F1611作为主芯片,对其它功能模块进行了低功耗设计,在3.7 V工作电压下最大工作电流降低至17.31 mA.设计了模拟实验和动物实验验证了该仪表的反离子电渗抽取和对低浓度葡萄糖的检测能力.仪表在模拟皮肤电阻阻抗小于80 kΩ时,可实现恒流抽取,当大于80 kΩ时,可实现恒压抽取.动物实验结果表明,可进行反离子电渗和检测.在葡萄糖浓度5~200 μmol/L范围内,仪表的响应电流与葡萄糖浓度呈现良好的线性关系,线性相关系数为0.9979,检测灵敏度达到15.619 nA(μmol/L)-1.仪表为动物实验研究奠定基础.     

锇聚合物修饰的低浓度葡萄糖传感器制备与响应特性研究

将锇氧化还原聚合物与辣根过氧化酶共价交联修饰薄膜金电极,使用戊二醛交联固定葡萄糖氧化酶制得葡萄糖传感器,对传感器的制备条件和其对低浓度葡萄糖的响应特性进行了研究.在-0.1 V(vs.Ag|AgCl)电位下,该传感器的背景电流小于1 nA,检出限为1 μM,小于400 μM范围内灵敏度为2900 nA μM-1 (相关系数R=0.998),且能够消除抗坏血酸对葡萄糖测定的干扰,实现了低浓度葡萄糖的测定,为实现血糖的无创监测奠定了基础.     

用于血糖无创检测的葡萄糖传感器研究

研制一种新型葡萄糖传感器,初步实现用于反离子电渗透技术提取皮下组织液的葡萄糖的浓度测量。用铁氰化钾作为电子媒介体,固定在聚环氧乙烷凝胶里的葡萄糖氧化酶与溶液中的葡萄糖催化氧化生成葡萄糖酸和亚铁氰化钾,通过检测该反应产生的氧化还原电流的大小来计算葡萄糖溶液的浓度。新型葡萄糖传感器的检测浓度范围2～22 mmol/L内线性度较好,传感器的一致性测试表明:同一传感器多次测量的偏差不超过2%,反应时间较短,接近于1 s。     

基于多壁碳纳米管负载镍的无酶葡萄糖传感器

文中采用水热法合成负载镍纳米碳管(MWCNTs)复合材料,以Nafion为固定剂将复合材料修饰于玻碳电极的表面制备了一种新型葡萄糖传感器,并用于血清样品中葡萄糖的测定。实验发现,合成在纳米碳管表面的镍为纳米级,并分散均匀。复合材料修饰的电极对葡萄糖响应电流明显大于镍圆盘电极,而且受抗坏血酸和尿酸干扰较小。实验采用安培法测定葡萄糖,线性范围为2×10-6mol/L～1.2×10-3mol/L,检测下限达到了5×10-7mol/L。     

碱性水田土壤施用硅肥的效应

选取碱性水田土壤,采用盆栽试验的方法,研究了施用硅肥后水稻生育期土壤溶液pH、Eh、硅浓度及对水稻产量的影响。结果表明,各处理pH经历了一个迅速降低,趋于中性的过程。单施硅肥对pH影响不大;施用葡萄糖或葡萄糖与高炉渣配施可明显降低水稻生育前期土壤溶液pH。各处理Eh的变化基本呈现为近似“W”形。淹水初期,施肥各处理土壤Eh均低于对照;后期施硅处理的Eh高于对照,而单施葡萄糖和高炉渣与葡萄糖配施处理Eh低于对照。各处理土壤溶液硅的浓度都经历了一个先上升达到高峰,然后逐渐下降,最终趋于稳定的过程。与对照相比,施用硅肥可不同程度地提高水稻生育期土壤溶液硅的浓度和不同生育期水稻植株含硅量;施用葡萄糖可提高水稻营养生长期土壤溶液中硅的浓度,但对提高水稻植株硅含量的作用不大;施用硅肥可以显著提高水稻产量,施用葡萄糖没有增产作用。     

基于机器视觉的葡萄糖药液质量检测系统设计

提出了基于机器视觉的葡萄糖检测试验方案，介绍了葡萄糖药液视觉检测原理和试验装置硬件结构和工作原理，详细阐述了图像采集卡和摄像机的配合应用和软件工作流程。     

金属铁卟啉纳米粒子修饰的生物传感器及其用于鼠脑中葡萄糖测定的研究

该文制备了金属铁卟啉的纳米粒子,将此纳米颗粒、葡萄糖氧化酶和Nafion依次修饰于光玻碳电极表面,得到了以金属铁卟啉纳米颗粒为电子媒介体的葡萄糖生物传感器.考察了该传感器在优化的实验条件下对葡萄糖的响应特性,实验结果表明该传感器在pH为6.9的磷酸缓冲溶液(PBS)条件下对葡萄糖的线性检测范围为1.0×10-6～2.0×10-3mol/L,检测下限为5.0×10-7mol/L.该传感器克服了传统传感器中介体易流失的缺点,延长了使用寿命,并提高了检测的灵敏度、稳定性和抗干扰性,用于S.D.大鼠脑中葡萄糖浓度的测定取得满意的结果.     

基于VIP处理的O-PLS算法的无创血糖基础研究

为了解决目前无创血糖检测模型的精度不高,预测效果不好的问题,以葡萄糖水溶液为样本,利用近红外光谱透射法测量不同浓度葡萄糖的吸光度。采用偏最小二乘法（PLS)对葡萄糖溶液的光谱和浓度进行建模和预测,通过正交信号校正法（OSC)消除葡萄糖溶液光谱和浓度的主成分中的正交成分,同时,采用了变量投影重要性指标（VIP）筛选出对葡萄糖溶液浓度解释能力强的波长变量。数据结果表明,经过处理后模型验证集的实际值和预测值的相关系数可以达到9977%,预测均方根误差（RMSEP)为00048,通过OSC和VIP可以有效提高PLS模型的准确度和预测能力。     

二茂铁修饰玻碳电极的葡萄糖传感器的研究

传统的葡萄糖氧化酶电极基于下列催化反应:D—葡萄糖+O_2——→葡萄糖内脂+H_2O_2通过测定氧的消耗或生成的过氧化氩,可测得试液中葡萄糖含量。此种电极的缺点在于易受试样中溶氧的影响。而且因试样中溶氧量的限制,电极的线性上限小,一些试样需要稀释才能测定。Cass 以二茂铁衍生物吸附于石墨电极的表面,然后将葡萄糖氧化酶共价键合于石墨表面,制成第一个介体修饰型葡萄糖电极。该电极测定葡萄糖量不受底液