苯丙氨酸解氨酶傳感器及檢測系統(tǒng)研究.pdf

1、隨著現(xiàn)代儀器科學(xué)和臨床醫(yī)學(xué)的發(fā)展，對人體的生化指標(biāo)檢測將不斷提出新的要求。今后醫(yī)學(xué)的發(fā)展方向，必將由治療醫(yī)學(xué)向預(yù)防醫(yī)學(xué)轉(zhuǎn)變。因此，一些疾病的早期診斷就變得尤為重要。近年來，快速有效地測定某些遺傳性疾病的生化指標(biāo)愈發(fā)引起醫(yī)學(xué)界的關(guān)注。 生物傳感器近幾年來發(fā)展迅速。它具備結(jié)構(gòu)簡單、成本低廉、測定結(jié)果準(zhǔn)確等優(yōu)點，并且能在分子水平上識別待測物質(zhì)。在化學(xué)工業(yè)監(jiān)測、醫(yī)學(xué)臨床診斷、生物醫(yī)學(xué)藥物篩選以及毒物監(jiān)測等方面有著廣泛的應(yīng)用前景。

2、 利用生物傳感器檢測氨基酸在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域中具有重要意義。該文建設(shè)性地提出了一種檢測苯丙氨酸(Phe)的方法，即用研制出的一種苯丙氨酸解氨酶(PAL)傳感器及檢測系統(tǒng)檢測苯丙氨酸的含量，來快速診斷新生兒苯丙酮尿癥(PKU)，以便及時治療。該文主要針對哈爾濱市科技攻關(guān)項目“苯丙酮尿癥檢測儀的研制”中的幾個關(guān)鍵技術(shù)作了深入地研究，解決了目前酶傳感器的一些理論與制造難題，并提供了集苯丙氨酸解氨酶傳感器、信號調(diào)理電路、控制和顯示單元于一體化的檢測系統(tǒng)

3、。這一研究思路可以加快生物傳感器的商品化進(jìn)程。 該文在研究過程中，主要完成了以下工作： 1.探討了苯丙氨酸解氨酶傳感器的設(shè)計構(gòu)想及檢測原理，討論了酶反應(yīng)的動力學(xué)特性和米氏方程，針對酶膜的厚度和濃度給出了苯丙氨酸解氨酶傳感器設(shè)計的理論依據(jù)。結(jié)合酶反應(yīng)的穩(wěn)態(tài)和暫態(tài)的分析方法，在苯丙氨酸特性的基礎(chǔ)上，制作了苯丙氨酸解氨酶傳感器，并建立了它的數(shù)學(xué)模型。 2.針對固定化酶的特點，在獲取固定化酶的研究中，提出一種新的實用的純

4、化方法和工藝，它不同于傳統(tǒng)酶傳感器制作工藝中的酶獲取方法，能有效地解決商品酶的二次純化分離技術(shù)問題。該方法很好地解決了苯丙氨酸解氨酶傳感器制作中的關(guān)鍵技術(shù)問題，成為苯丙氨酸解氨酶傳感器研制中的一個創(chuàng)新點。 3.通過對比酶的固定化方法和酶傳感器的制備工藝，提出了膜的表面修飾和苯丙氨酸解氨酶固定化方法和工藝。解決了在固定化和苯丙氨酸解氨酶傳感器的制備工藝中苯丙氨酸解氨酶失活、苯丙氨酸解氨酶與膜的結(jié)合力差等問題，其性能滿足實用的要求。

5、 4.分析了構(gòu)成苯丙氨酸解氨酶傳感器的兩個重要部分—基礎(chǔ)電極和透氣膜。針對不同材質(zhì)透氣膜的特性進(jìn)行了對比分析，并通過實驗確定了采用多孔聚四氟乙烯膜(PTFE)透氣膜和Model95-12型電位型氨氣敏電極。 5.此項研究通過計算機(jī)的仿真技術(shù)分析了苯丙氨酸解氨酶傳感器內(nèi)阻變化時的輸入信號與輸出信號的關(guān)系，使設(shè)計的信號調(diào)理電路滿足了實用的要求。討論了目前酶傳感器的校準(zhǔn)方法，提出一種優(yōu)化的數(shù)據(jù)處理方案和算法。 6.完成

6、了檢測系統(tǒng)的模塊化設(shè)計及相關(guān)的硬件和軟件設(shè)計；并配以液晶觸摸屏，提供良好的人機(jī)界面，增強(qiáng)了檢測系統(tǒng)的可靠性和人機(jī)交互性，為后續(xù)的研究奠定了基礎(chǔ)。 該檢測系統(tǒng)的檢測下限為1×10-5mol/L；線性范圍為1×10-5～5×10-3mol/L；檢測時間不超過十分鐘；成本僅為熒光比色分析儀的十分之一。利用本檢測系統(tǒng)進(jìn)行臨床檢驗，可對苯丙酮尿癥做出早期診斷，以利于及時治療。該傳感器及檢測系統(tǒng)也可應(yīng)用于其它氨基酸分析和相關(guān)醫(yī)學(xué)檢驗領(lǐng)域，在