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CN105136784A - 一种基于比色分析的糖类传感器的制备方法及应用 - Google Patents

一种基于比色分析的糖类传感器的制备方法及应用 Download PDF

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CN105136784A
CN105136784A CN201510442852.0A CN201510442852A CN105136784A CN 105136784 A CN105136784 A CN 105136784A CN 201510442852 A CN201510442852 A CN 201510442852A CN 105136784 A CN105136784 A CN 105136784A
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任祥
魏琴
于思琦
马洪敏
范大伟
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Abstract

本发明涉及一种基于比色分析的糖类传感器的制备方法及应用，属于新型功能材料，新型传感器构建技术领域。基于显色复合物对过氧化氢的快速响应，显著提高了传感器的灵敏度，降低了传感器的检出限，可以实现对多种糖类的实时在线检测，对糖类的检测及与其他标志物的联合诊断具有重要的意义。

Description

一种基于比色分析的糖类传感器的制备方法及应用
技术领域
本发明涉及一种基于比色分析的糖类传感器的制备方法及应用。具体是采用自制ITO传感平台构建了检测糖类的比色传感器，属于新型糖类传感检测技术领域。
背景技术
葡萄糖是血糖含量的指标。在人体血糖含量上升的过程中，可能伴随着人体某些疾病的产生，通常表现高血压、高血脂、眼疾等等。因此，在临床研究上，发展一种快速、简便、灵敏的检测葡萄糖的方法是十分重要的。
比色分析免疫传感器具有灵敏度高、可视化检测、操作简便、小型化、快速准确检测分析等优点，因此本发明制备了一种基于显色复合物的比色传感器，实现了对葡萄糖和蔗糖的检测。
目前已有的糖类的临床检测方法很多，如化学分析、银镜分析、色谱分析等。比色传感分析是将分析学方法与可视化比色方法相结合的一种传感器，通过糖类与酶之间的催化特性结合，使得它具有高灵敏性、高选择性、分析快速和实时监测等优点。
本发明采用显色复合物APTMS-GA为基底材料，利用酶催化作用构建比色传感器，通过葡萄糖氧化酶对葡萄糖的催化产生过氧化氢来使显色复合物褪色，实现了葡萄糖的灵敏检测。本发明还通过酶的双重催化作用，通过葡萄糖氧化酶和蔗糖酶对蔗糖的双重催化作用，实现了对蔗糖的检测。该方法增强了传感器的灵敏度，扩宽了线性范围，有效地降低了传感器的检出限，并可以实现随时随地方便检测。该方法具有灵敏度高、特异性好、检测快速等优点，而且实现了实施检测，且不需要借助大型仪器，有效降低了传感器的制作及检测成本，有效克服了目前糖类检测方法的不足。
发明内容
本发明的目的之一是基于显色复合物APTMS-GA为基底材料，构建了一种可以实时监测的比色糖类传感器。
本发明的目的之二就是实现了ITO片上的葡萄糖检测，实现了葡萄糖的高灵敏检测。
本发明的目的之三就是通过葡萄糖氧化酶和蔗糖氧化酶的双重催化效果，实现了对蔗糖的高灵敏检测。
本发明的目的之四就是可以将该比色糖类传感器用于随时随地的实时检测，达到灵敏监测的效果。
本发明的技术方案如下：
1.一种基于比色分析的糖类传感器的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）用质量分数为0.1%~10%的3-氨丙基三乙氧基硅烷APTES的甲醇溶液浸泡3mm×3mm的ITO玻璃24h，取出后洗涤；
（2）在ITO玻璃上滴加6μL、3-氨丙基三甲氧基硅烷-戊二醛显色复合物APTMS-GA，4oC冰箱中晾干；
（3）在ITO上滴加1~20mg/mL的1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐BMIMBF4的5%壳聚糖溶液CS，形成复合膜层IL-CS，4oC冰箱中晾干；
（4）滴加6μL的金纳米粒子，4oC冰箱中晾干；
（5）滴加6μL、不同种类的酶溶液，充分反应，超纯水冲洗，将修饰好的ITO依次放入微孔板中，4oC冰箱中晾干，制得比色糖类传感器。
2．如权利要求1所述的一种基于比色分析的糖类传感器的制备方法，所述的显色复合物APTMS-GA，其特征在于，制备步骤如下：
将质量分数为0.5%~12%的3-氨丙基三甲氧基硅烷APTMS和质量分数为0.2%~10%的戊二醛GA按照1:1比例进行混合，制得砖红色的APTMS-GA标记物。
3．如权利要求1所述的一种基于比色分析的糖类传感器的制备方法，所述的不同种类酶溶液，其特征在于，制备步骤如下：
（1）葡萄糖传感器的制备
在滴加6μL的金纳米粒子，4oC冰箱中晾干后，继续滴加6μL的0.01-10mg/mL的葡萄糖氧化酶溶液，4oC冰箱中晾干；继续滴加6μL的1-35mmol/L的葡萄糖溶液，制得葡萄糖比色传感器；
（2）蔗糖传感器的制备
在滴加6μL的金纳米粒子，4oC冰箱中晾干后，继续滴加6μL的0.01-10mg/mL的葡萄糖氧化酶溶液和6μL的0.02-14mg/mL蔗糖酶溶液，4oC冰箱中晾干；继续滴加6μL的1-50mmol/L的蔗糖溶液，制得蔗糖比色传感器。
4.如权利要求1所述的一种基于比色分析的糖类传感器的制备方法，用于葡萄糖和蔗糖的检测，检测步骤如下：
待微孔板中的ITO显色板在室温下充分反应后，在相同的光照强度下对每一块ITO拍照，用ImageJ软件计算每一块玻璃的灰度，得到平均灰度与糖类浓度曲线；按照工作曲线的方法对样品进行测定，依据工作曲线计算葡萄糖和蔗糖的含量。
本发明的有益成果
（1）显色复合物APTMS-GA是良好的显色剂，对过氧化氢的响应十分灵敏，通过葡萄糖氧化酶氧化葡萄糖产出过氧化氢，从而使显色复合物APTMS-GA褪色，来进行对葡萄糖的定量检测。
（2）本发明首次利用葡萄糖氧化酶和蔗糖氧化酶的双重催化作用，实现了对蔗糖的灵敏检测。
（3）ITO的使用，代替了传统的电极修饰传感器，达到了方便检测的效果，并且ITO价格低廉，且一次性使用，使传感器拥有良好的重现性。
（4）本发明利用酶的特异性催化反应，提高了检测方法的特异性。
（5）本发明利用简易拍照设备，对比色传感芯片进行拍照，通过ImageJ软件进行灰度拟合，实现灵敏检测。设备简单，操作快速，适合医疗条件不好的农村地区进行疾病的提前预防。
（6）本发明制备的比色免疫传感器用于葡萄糖和蔗糖的检测，响应时间短，检测限低，线性范围宽，可以实现简单、快速、高灵敏和特异性检测，葡萄糖的检测限达0.3mmol/L，蔗糖的检测限达0.5mmol/L。
具体实施方式
实施例1
一种基于比色分析的糖类传感器的制备方法及应用
（1）用质量分数为0.1%的3-氨丙基三乙氧基硅烷APTES的甲醇溶液浸泡3mm×3mm的ITO玻璃24h，取出后洗涤；
（2）在ITO玻璃上滴加6μL、3-氨丙基三甲氧基硅烷-戊二醛显色复合物APTMS-GA，4oC冰箱中晾干；
（3）在ITO上滴加1mg/mL的1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐BMIMBF4的5%壳聚糖溶液CS，形成复合膜层IL-CS，4oC冰箱中晾干；
（4）滴加6μL的金纳米粒子，4oC冰箱中晾干；
（5）滴加6μL、不同种类的酶溶液，充分反应，超纯水冲洗，将修饰好的ITO依次放入微孔板中，4oC冰箱中晾干，制得比色糖类传感器。
实施例2
一种基于比色分析的糖类传感器的制备方法及应用
（1）用质量分数为3%的3-氨丙基三乙氧基硅烷APTES的甲醇溶液浸泡3mm×3mm的ITO玻璃24h，取出后洗涤；
（2）在ITO玻璃上滴加6μL、3-氨丙基三甲氧基硅烷-戊二醛显色复合物APTMS-GA，4oC冰箱中晾干；
（3）在ITO上滴加10mg/mL的1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐BMIMBF4的5%壳聚糖溶液CS，形成复合膜层IL-CS，4oC冰箱中晾干；
（4）滴加6μL的金纳米粒子，4oC冰箱中晾干；
（5）滴加6μL、不同种类的酶溶液，充分反应，超纯水冲洗，将修饰好的ITO依次放入微孔板中，4oC冰箱中晾干，制得比色糖类传感器。
实施例3
一种基于比色分析的糖类传感器的制备方法及应用
（1）用质量分数为10%的3-氨丙基三乙氧基硅烷APTES的甲醇溶液浸泡3mm×3mm的ITO玻璃24h，取出后洗涤；
（2）在ITO玻璃上滴加6μL、3-氨丙基三甲氧基硅烷-戊二醛显色复合物APTMS-GA，4oC冰箱中晾干；
（3）在ITO上滴加20mg/mL的1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐BMIMBF4的5%壳聚糖溶液CS，形成复合膜层IL-CS，4oC冰箱中晾干；
（4）滴加6μL的金纳米粒子，4oC冰箱中晾干；
（5）滴加6μL、不同种类的酶溶液，充分反应，超纯水冲洗，将修饰好的ITO依次放入微孔板中，4oC冰箱中晾干，制得比色糖类传感器。
实施例4
一种基于比色分析的糖类传感器的制备方法及应用
将质量分数为0.5%的3-氨丙基三甲氧基硅烷APTMS和质量分数为0.2%的戊二醛GA按照1:1比例进行混合，制得砖红色的APTMS-GA标记物。
实施例5
一种基于比色分析的糖类传感器的制备方法及应用
将质量分数为6%的3-氨丙基三甲氧基硅烷APTMS和质量分数为5%的戊二醛GA按照1:1比例进行混合，制得砖红色的APTMS-GA标记物。
实施例6
一种基于比色分析的糖类传感器的制备方法及应用
将质量分数为12%的3-氨丙基三甲氧基硅烷APTMS和质量分数为10%的戊二醛GA按照1:1比例进行混合，制得砖红色的APTMS-GA标记物。
实施例7
一种基于比色分析的糖类传感器的制备方法及应用
（1）葡萄糖传感器的制备
在滴加6μL的金纳米粒子，4oC冰箱中晾干后，继续滴加6μL的0.01mg/mL的葡萄糖氧化酶溶液，4oC冰箱中晾干；继续滴加6μL的1-35mmol/L的葡萄糖溶液，制得葡萄糖比色传感器；
（2）蔗糖传感器的制备
在滴加6μL的金纳米粒子，4oC冰箱中晾干后，继续滴加6μL的0.01mg/mL的葡萄糖氧化酶溶液和6μL的0.02mg/mL蔗糖酶溶液，4oC冰箱中晾干；继续滴加6μL的1-50mmol/L的蔗糖溶液，制得蔗糖比色传感器。
实施例8
一种基于比色分析的糖类传感器的制备方法及应用
（1）葡萄糖传感器的制备
在滴加6μL的金纳米粒子，4oC冰箱中晾干后，继续滴加6μL的5mg/mL的葡萄糖氧化酶溶液，4oC冰箱中晾干；继续滴加6μL的1-35mmol/L的葡萄糖溶液，制得葡萄糖比色传感器；
（2）蔗糖传感器的制备
在滴加6μL的金纳米粒子，4oC冰箱中晾干后，继续滴加6μL的5mg/mL的葡萄糖氧化酶溶液和6μL的2mg/mL蔗糖酶溶液，4oC冰箱中晾干；继续滴加6μL的1-50mmol/L的蔗糖溶液，制得蔗糖比色传感器。
实施例9
一种基于比色分析的糖类传感器的制备方法及应用
（1）葡萄糖传感器的制备
在滴加6μL的金纳米粒子，4oC冰箱中晾干后，继续滴加6μL的10mg/mL的葡萄糖氧化酶溶液，4oC冰箱中晾干；继续滴加6μL的1-35mmol/L的葡萄糖溶液，制得葡萄糖比色传感器；
（2）蔗糖传感器的制备
在滴加6μL的金纳米粒子，4oC冰箱中晾干后，继续滴加6μL的10mg/mL的葡萄糖氧化酶溶液和6μL的14mg/mL蔗糖酶溶液，4oC冰箱中晾干；继续滴加6μL的1-50mmol/L的蔗糖溶液，制得蔗糖比色传感器。
实施例10
一种基于比色分析的糖类传感器的制备方法及应用
待微孔板中的ITO显色板在室温下充分反应后，在相同的光照强度下对每一块ITO拍照，用ImageJ软件计算每一块玻璃的灰度，得到平均灰度与糖类浓度曲线；按照工作曲线的方法对样品进行测定，依据工作曲线计算葡萄糖和蔗糖的含量。

Claims (4)

1.一种基于比色分析的糖类传感器的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）用质量分数为0.1%~10%的3-氨丙基三乙氧基硅烷APTES的甲醇溶液浸泡3mm×3mm的ITO玻璃24h，取出后洗涤；
（2）在ITO玻璃上滴加6μL、3-氨丙基三甲氧基硅烷-戊二醛显色复合物APTMS-GA，4oC冰箱中晾干；
（3）在ITO上滴加1~20mg/mL的1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐BMIMBF4的5%壳聚糖溶液CS，形成复合膜层IL-CS，4oC冰箱中晾干；
（4）滴加6μL的金纳米粒子，4oC冰箱中晾干；
（5）滴加6μL、不同种类的酶溶液，充分反应，超纯水冲洗，将修饰好的ITO依次放入微孔板中，4oC冰箱中晾干，制得比色糖类传感器。
2.如权利要求1所述的一种基于比色分析的糖类传感器的制备方法，所述的显色复合物APTMS-GA，其特征在于，制备步骤如下：
将质量分数为0.5%~12%的3-氨丙基三甲氧基硅烷APTMS和质量分数为0.2%~10%的戊二醛GA按照1:1比例进行混合，制得砖红色的APTMS-GA标记物。
3.如权利要求1所述的一种基于比色分析的糖类传感器的制备方法，所述的不同种类酶溶液，其特征在于，制备步骤如下：
（1）葡萄糖传感器的制备
在滴加6μL的金纳米粒子，4oC冰箱中晾干后，继续滴加6μL的0.01-10mg/mL的葡萄糖氧化酶溶液，4oC冰箱中晾干；继续滴加6μL的1-35mmol/L的葡萄糖溶液，制得葡萄糖比色传感器；
（2）蔗糖传感器的制备
在滴加6μL的金纳米粒子，4oC冰箱中晾干后，继续滴加6μL的0.01-10mg/mL的葡萄糖氧化酶溶液和6μL的0.02-14mg/mL蔗糖酶溶液，4oC冰箱中晾干；继续滴加6μL的1-50mmol/L的蔗糖溶液，制得蔗糖比色传感器。
4.如权利要求1所述的一种基于比色分析的糖类传感器的制备方法，用于葡萄糖和蔗糖的检测，检测步骤如下：
待微孔板中的ITO显色板在室温下充分反应后，在相同的光照强度下对每一块ITO拍照，用ImageJ软件计算每一块玻璃的灰度，得到平均灰度与糖类浓度曲线；按照工作曲线的方法对样品进行测定，依据工作曲线计算葡萄糖和蔗糖的含量。
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