酶电极法血糖仪的研制

　　1　引　　言

　　目前,全世界已有一亿两千万糖尿病患者,国外发达国家糖尿病发病率已达2%～10%,国内该病群体规模也已超过4000万人,占总人口的4%左右。迄今为止尚无根治糖尿病的治疗方法。但糖尿病并非十分可怕,患者只要通过自我保健和合理用药,使血糖水平保持在正常的范围内,即可控制病情,大大的减少发生并发症的几率。而现今医院中最常用的检测方法是采集血样,处理后加入相关反应试剂,之后再用大型的生化检测设备进行分析。这种方法虽然准确,但由于过程繁琐、操作复杂、采血量又大,并不利于大多数病人的自我监护。

　　家用血糖仪的出现在一定程度上解决了这一矛盾,它不仅操作简单方便,更有便于携带、采血量小、测试时间短和单次测试成本低等优点。但市场上出现的家用血糖仪普遍存在着准确性较差、单次测试成本较高等缺陷。作者利用电化学的检测原理研制出一种新型的便携式血糖仪,力求改进血糖仪的以上不足。

　　2　检测原理

　　本仪器的检测原理是在电极表面固化上葡萄糖氧化酶(GOD),当血液滴到电极上时,葡萄糖会在葡萄糖氧化酶(GOD)的作用下发生氧化还原反应。所产生的电子被导电介质转移给电极,在一定电压(一般在0.4-0.5左右)的作用下,流过电极的电流将发生变化,通过检测电流变化与葡萄糖浓度的线性关系达到检测血糖浓度的目的。

　　来自霉菌的GOD对葡萄糖有高度物异性,不能氧化其它糖类,故可测定真实值。GOD可氧化血液中β-葡萄糖产生葡萄糖内酯和H2O2,同时释放出电子。具体的反应方程式如下:

　　一般的血糖仪,原理上在利用葡萄糖氧化酶(GOD)法以后,通常会采用以下两种方法进行检测:一种是氧速率法,也就是测定溶液中的氧消耗,根据从酶反应开始至结束的氧浓度差,即可求得标本中葡萄糖浓度。另一种是偶联比色法,GOD与过氧化物酶(POD)的偶联反应(称为GOD-POD反应),它使反应中生成H2O2氧化无色的还原色素原成为有色的氧化型色素,颜色深浅与葡萄糖浓度成正比。而本仪器却是直接提取由反就应生成的电流信号,并对其做一系列的处理,最终得到葡萄糖的浓度值。这样虽然检测电路要略微复杂一些,但就准确性方面来说要好于上述两种方法。

　　为了进一步验证检测原理的正确性,我们委托南开大学生物系做了以下试验:在电极上加0.5V的电压,利用高灵敏度的检测仪器对滴入不同浓度的葡萄糖溶液而产生的微电流进行测试,测试结果如图1所示。

　　从图1中我们可以看出葡萄糖浓度在1E-3到0.01mol/L时,产生的电流同葡萄糖浓度成很好的线性变化。而仪器要测量的血糖浓度的范围是1～30mmol/L,在这个浓度范围内。所以,认为产生的电流同葡萄糖浓度成线性关系是正确的。