葡萄糖氧化酶传感器中酶的固定与电子转移研究进展

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1、万方数据—．366—．．综述．doi：10．39696．issn．1009-7090．2009．07．025葡萄糖氧化酶传感器中酶的固定与电子转移研究进展潘晓东1．刘枫2摘要：回顾了葡萄糖氧化酶(GOD)传感器研究的新进展。介绍了GOD的固定(包括物理吸附、化学偶联、使用载体等方法的研究进展)、电子的转移(使用碳纳米管、纳米颗粒等方法的研究进展)，并对GOD传感器的发展前景进行了预测。关键词：葡萄糖氧化酶；酶传感器；酶的固定；电子的转移；碳纳米颗粒；碳纳米管中图分类号：Q814．2；R318文献标识码：A文章编号：1009—7090(2009)04—0366—04Progressi

2、nenzymefixingandelectronictransferofglucoseoxidasebiosensorsPANXiao-dong1，LIUFen92(J．Thel7thHospitalofPLA，Hangzhou310013，Zhejiang,China；2．TheCollegeofBiomedicalEngineeringandInstrumentScience，ZhejiangUniversity,Hangzhou310013，Zhejiang,China)中国糖尿病(diabetesmellitus．DM)的患病率为3．21％。连续血糖测量对DM患者的治疗非常

3、重要．可以有效控制胰岛素的用量和提前预报低血糖的发生．而在连续血糖测量系统中酶传感器是至关重要的。也是目前尚未解决的难题．现有的酶传感器的研究成果，还没有能应用到临床I-1。其中。葡萄糖氧化酶(glucoseoxidase，GOD)法测定血糖浓度的准确度、精密度已被公认是较好的．以这种方法为原理制成的血糖仪用血量少．检测速度快。尤其是DM患者可随身携带、自我检测血糖浓度．是我国卫生部推荐的血糖测定的常规方法。目前国内外相关报道中．基于GOD测定葡萄糖浓度的方式主要有以下2种．光电式血糖测试法：将血样标本滴在含有GOD试剂的试纸条上．用仪器测量试纸条的反射光．来计算血样中的血糖含量。

4、另一种则是基于电极修饰的GOD传感器。将GOD及载体固定到电极上制成GOD传感器．技术难点是如何较好同定生物活性物质，减少流失和失活12l。同时要具有较高的选择性．排除试样中其他物质对测定的干扰。它的GOD传感器反应方程式如下：①基质反应Glucose+GOD(FADl—}GlueonicAcid+GOD(FADH2)作者单位：1．解放军第117医院．浙汀杭州310013：2．浙江大学生物医学工程与仪器科学学院，浙汀杭州310013收稿日期：2008—05—13；修回日期：2008—08一18作者简介：潘晓东(1978一)。男，浙江杭州市人。本科，工程师，主要从事医学传感器的研究设

5、计．审校者：常津(天津大学材料学院纳米生物技术研究所．天津300072)②酶之氧化还原中心被氧再氧化GOD(FADH2)+Mediator(ox)---}GOD(FAD)+Me-diator(red)③适当的环境下Mediator(red)_Mediator(ox)+2e一酶是GOD传感器的核心部分．然而它们一般都溶于水。其本身也不稳定．需要固定在各种载体上，才可延长生物活性物质的活性。固定化技术的运用很大程度上决定着传感器的性能，包括选择性、灵敏度、稳定性、检测范围与使朋寿命等。随着研究的不断深入，GOD传感器的研究取得了很大的进步．主要表现在提高同定氧化酶活力的技术、电子的转移

6、和各种高新技术在酶传感器中的应用等方面12l。下面拟对这些方面的新进展进行综述。1葡萄糖氧化酶的固定经典的同定化GOD方法主要有物理吸附、化学偶联、交联、凝胶包埋和微胶囊法等。GOD在固定化过程中活力降低的因素主要有：①固定过程中的化学损伤；②GOD分子不适合的空间取向使得与底物发生邻近定向效应受阻．催化作用减弱[21。因此，GOD或蛋白质分子空间沉积的方向控制是制备高质量固定化GOD、GOD标试剂和生物器件的前提。同定化GOD空间取向方法主要有共价键法、氨基酸置换法、抗体偶联法、生物素一亲和素亲和法和疏水定向固定法等131。1．1物理吸附物理吸附是被吸附的流体分子与同体表面分子万

7、方数据间的作用力为分子间吸引力．即所谓的范德华力(VanderWaals)。因此，物理吸附又称范德华吸附，它是一种可逆过程。当固体表面分子与气体或液体分子间的引力大于气体或液体内部分子间的引力时．气体或液体的分子就被吸附在固体表面上．纳米颗粒因具有特殊的表面积和较高的表面能．在吸附GOD的过程中起重要作用．同时也说明了GOD不仅可以紧紧地吸附在纳米金颗粒上．而且还保持了其GOD活性和电化学性质【4】。钟霞等[51采用自组装技术．首先在电极表面电沉积一层普鲁士蓝(Pru