电化学生物传感器之医学应用

01.

基础医学

电化学生物传感器利用了生物反应的特异性，同时具有电化学分析方法的高灵敏度，因此可以实现对生物大分子之间相互作用的实时检测。对于抗原、抗体之间结合与解离的动态平衡可以直观地观察到，并且较为准确地测定抗体的亲和力及识别抗原表位。

“太学术了，我要easy模式”

还记得上一期的这张魔性图吗？对，左手一个免疫球蛋白(IgG)抗体右手一个钽电极，可以应用于基础医学研究的电化学生物传感器诞生啦！

Gebbert等用硅烷化的方法将免疫球蛋白(IgG)抗体固定在钽电极上，形成的电化学生物传感器能够在流通体系中检测IgG。

其意义在于对灌注反应器中培养杂化细胞过程中产生的单克隆抗体进行实时监测。无需使用任何标记试剂，操作简便，且能监测动态变化，

可以预见，在未来的基础医学研究中，电化学生物传感器会有更加广泛的应用。

02.

生物医药

电化学生物传感器的实时监测性同样被广泛应用与生物工程技术制药领域，它能够对生化反应进行严格监视，并且迅速地获取实时生产数据，大大加强了生物工程产品的质量管理效率。

目前，在癌症药物的研制方面它正产生着不小的作用。有研究者实现了对癌细胞的体外培养，并通过电化学生物传感器准确地测试癌细胞对各种治癌药物的反应，经过一系列研究性试验可快速筛选出拥有最佳反应药效的治癌药物。

附赠

癌细胞养成计划V1.0

1.独立的清洁级细胞房

2.二氧化碳气源

3.能调节气体比例、温度、湿度的培养箱

4.培养皿，培养基

5.胎牛血清

6.冰箱、离心机、超净工作台等配套设备

7.经过系统培训的操作人员

03.

临床应用

①血糖、乳酸、谷氨酰胺等体内基质的检测水平对于临床诊断具有重要意义；

②血药浓度的检测能指导临床治疗，从经验性转向科学性；

③压电基因传感器能够检测肝炎病毒PCR产物，从而进一步诊断肝炎；

④乳酸测定仪作为一种商品酶传感器被广泛应用于日常生活中。

无创血糖检测技术

黏人又凶残的糖尿病君说：我作为终身性基因遗传类疾病，如今的医学研究水平尚不能奈我何被它附上身后临床表现为血液和尿液中葡萄糖含量的异常增多，后期则会引起血管病变而导致的肾衰竭、心肌梗塞等并发症。

只能通过调控病人体内的葡萄糖代谢来达到稳定体内血糖浓度的目的，所以对频繁测定糖尿病患者的血糖浓度是对一个重要的疾控手段。

然鹅——现在国内外临床上大多使用创伤性方法测定血糖浓度，例如手指刺血或者静脉取血，然后进行检测。这些方法不仅痛苦，而且易感染，难以做到动态连续监测。

一种基于反离子电渗透原理的电化学生物传感器能够实现无创检测血糖。该方法采用银/氯化银环形电极透皮抽取皮下低浓度葡萄糖，之后用电流型三电极电化学生物传感器进行。

酶与电极之间进行电子传递的媒介体采用含锇离子的氧化还原聚合物，降低工作电位的同时提高了灵敏度。电化学生物传感器的敏感膜是葡萄糖氧化酶，与戊二醛交联固定在聚环氧乙烷水凝胶中。

反离子电渗透原理如下图所示。在皮肤表面施加一个小小的恒电流（＜5mA是不会痛哒），形成一个从表层经皮下组织构成带电离子流后再回到表层的恒电流通道。反离子电渗透技术正是利用这个离子流将皮下组织液中的葡萄糖携带到皮肤的表面。

反离子电渗透原理

通过MEMS (Micro Electro Mechanical Systems) 技术中的溅射工艺可以制备电化学生物传感器基础电极。

首先在带有保护膜的聚碳酸酯板上刻出所需要的电极图形，然后揭去保护膜，留下掩膜，再利用溅射工艺将NiCr/Au合金溅射到聚碳酸酯板上，最后去掉掩膜即可得到所需要的金电极阵列。

然后采用丝网印刷工艺在参比电极和对电极上丝印银/氯化银浆，在120℃干燥箱内干燥5分钟后，即可得到传感器的基础金电极。

配合集成有反离子电渗透电极的葡萄糖生物传感器的便携腕式仪表，可以实现随时随地的血糖无创检测。在仪表中集成有无线通讯模块，可以发送检测结果到患者佩戴的胰岛素泵调整胰岛素注射剂量，形成针对糖尿病的闭环无创胰岛素治疗系统。

接地气的应用——腕式无创血糖仪