[发明专利]植入式葡萄糖生物传感器及其制备方法

说明书

本发明提供了植入式葡萄糖生物传感器及其制备方法，属于血糖测试术领域。本发明中植入式葡萄糖生物传感器包括功能化的基体电极，以及由电化学活化的葡萄糖氧化酶和导电纳米材料组成的葡萄糖传感膜。本发明制备得到植入式葡萄糖生物传感器用于血糖的检测，提高葡萄糖动态检测的灵敏度、准确性、稳定性、专一性和抗干扰能力，并延长动态血糖仪的使用寿命,同时大大地降低葡萄糖生物传感器的成本。

技术领域

本发明属于血糖测试术领域，尤其是涉及植入式葡萄糖生物传感器及其制备方法。

背景技术

作为动态血糖仪的核心部件，葡萄糖生物传感器的性能直接决定了动态血糖仪的性能和使用寿命。现有的动态血糖仪所使用的生物传感器都是基于第一或第二代生物传感技术发展起来的。例如德康的Dexcom G4、G5和G6都是利用第一代生物传感技术对葡萄糖进行监测，它们是通过电化学方法检测葡萄糖氧化过程中生成的过氧化氢间接地对葡萄糖进行监测。由于电化学方法检测过氧化氢对电极要求非常苛刻，只有铂和铂合金等极少数几种材料能用于动态血糖仪的传感器的制作,这就大大增加了动态血糖仪的传感器的成本。另外，过氧化氢的电化学检测要求较高的检测电位，因而大大降低了动态血糖仪的抗干扰能力。基于第二代生物传感技术发展起来的动态血糖仪有雅培糖尿病护理的FreeStyleLibre。第二代生物传感技术是通过在生物传感膜中引入氧化还原介体-氧化还原高分子来实现对葡萄糖进行直接的电化学检测。通过对氧化还原介体的分子设计和优化，葡萄糖的检测可以在较低的电位下实现，从而大大提高了动态血糖仪的抗干扰能力。由于这类葡萄糖监测系统是通过氧化还原介体对葡萄糖进行直接的电化学检测,其灵敏度得到了显著的改善。但由于氧化还原介体为高分子材料，使其制备难于得到精确的控制，给动态血糖仪的性能带来不确定性。

为了g服第一和第二代生物传感技术的缺点,提高葡萄糖动态检测的灵敏度、准确性、稳定性、专一性和抗干扰能力，并延长动态血糖仪的使用寿命,同时大大地降低葡萄糖生物传感器的成本。第三代生物传感技术的超长寿命的葡萄糖生物传感器因应而生。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供了一种第三代生物传感技术，本发明中制备得到的葡萄糖生物传感器不仅可以用于制造动态血糖仪所急需的高性能葡萄糖生物传感器，而且还可以应用于食品工业等其它领域。另外，基于此技术也可以制造其它各种含有氧化还原酶的生物传感器。

一种植入式葡萄糖生物传感器，所述生物传感器包括功能化的基体电极；以及，由电化学活化的葡萄糖氧化酶和导电纳米材料组成的葡萄糖传感膜；所述功能化的基体电极包括氨基化的碳电极，氨基化的碳电极为含有氨基化石墨的印刷电极、氨基化纳米碳管的印刷电极、氨基化石墨烯印刷电极，所述功能化的基体电极与由电化学活化的葡萄糖氧化酶和导电纳米材料通过化学交联剂进行结合。

进一步的，所述由电化学活化的葡萄糖氧化酶和导电纳米材料组成的葡萄糖传感膜通过以下方法制备得到：

S1：将带有游离氨基的金属络合物与葡萄糖氧化酶充分混合，然后依次加入碳化二亚胺和N-羟基琥珀酰亚胺，充分混合后，在4℃反应12-48h，将反应液进行透析切割并提纯得到分子量为1000-30000D的改性葡萄糖氧化酶1；

S2：将S1中改性葡萄糖氧化酶1与0.1-1g/mL的高碘酸钠溶液在20-30℃混合反应1-5h，将反应液透析切割分子量为1000-30000D，之后分离和提纯，并加入0.1-5mg/mL的带有游离氨基的粒径为10-100纳米金，充分混合后在4℃反应2-12h，向溶液中加入1-10mg/mL的硼氢化钠，并在4℃混合反应1-4h，将反应液进行透析切割并提纯得到分子量为1000-30000D的改性葡萄糖氧化酶2；

S3：将S2中制备得到的改性葡萄糖氧化酶2在PBS缓冲溶液与0.1-5％的交联剂溶液混合反应，得到所述由含有电化学活化的葡萄糖氧化酶和导电纳米材料的葡萄糖传感膜。

进一步的，S1中所述金属络合物中金属为铜、钴、铁、镍、钌或锇中的至少一种。