[实用新型]酶电极、酶传感器、监测装置和治疗设备

说明书

本实用新型提供一种具有较高灵敏度的酶电极、酶传感器、监测装置和治疗设备。该酶电极包括依次设置的基底电极和碳负载阵列，基底电极和碳负载阵列通过导电胶固定，碳负载阵列上固定有酶。本实用新型通过导电胶将碳负载阵列连接到基底电极上作为酶的固定载体，立体三维的碳负载阵列具有极高的比表面积，能够为生物酶提供更多的吸附点，提高了酶的固定密度；同时，碳负载阵列可以大大提高检测液和酶电极的接触面积，有效提高电化学反应的电子传导速率；从而能够实现更高的灵敏度。

技术领域

本实用新型涉及生物传感器技术领域，特别涉及一种酶电极、酶传感器、监测装置和治疗设备。

背景技术

人体内无时不刻都在进行着各种代谢活动，例如糖代谢、脂肪代谢、蛋白质代谢等，各类代谢的正常进行是人体健康的必要保证，代谢异常则会引起人体各类疾病，例如糖尿病、痛风、心脑血管病、脂肪肝、苯丙酮尿症等等。临床上，常常需要抽血检测人体的各类代谢物的指标，从而进行各类疾病的诊断以及后续的治疗。

目前，针对人体代谢物的检测手段主要是体外诊断，例如生化诊断、免疫诊断和分子诊断。体外诊断技术的优势在于能快速检测，成本较低。然而，体外诊断往往是在人体提取完检测液后才能进行一次检测，也就是说，只能得到该次检测液的一个测试值。但是，患者往往是在发现自已的病情症状后才会到医院进行此类诊断，此时疾病大多数已经形成，很可能已经错过了最佳的治疗时期。这种情况尤其体现在一些慢性疾病中，例如糖尿病、高脂血症、脑卒中、冠心病等等。这些慢性非传染性疾病病程长、起病隐匿，造成人体脑、心、肾等重要器官的损坏，影响人体身体健康和生活质量，而且该类疾病的医疗费用往往相当昂贵，极大增加了家庭负担。

与此相反，针对人体的在体连续性监测技术可以长期监测相应指标的变化，能够起到预防疾病、进行早期治疗和术后监控复发的功能，弥补了体外诊断的短板，也是未来人体代谢物检测的主要发展方向。人体代谢物在体连续性监测的核心在于需要能特异地、稳定地且连续地进行工作的代谢物传感器，而生物酶催化就恰好符合这些特点。生物酶催化反应是指由酶作为催化剂进行催化的生物化学反应，它能特异性加快化学反应的速率而不改变反应的平衡点，在反应前后酶的质和量没有改变，酶催化的特点是微量高效、高度特异性、酶活可调。以生物酶进行人体代谢物的检测特异性好、简便、快速、成本低廉。但在实际的在体监测酶传感器的设计和实验中研究人员发现，酶电极在工作过程中的电子传导效率较低、酶催化反应效率较低，难以达到预期的灵敏度要求。

实用新型内容

本实用新型所要解决的一个技术问题在于如何提供一种具有较高灵敏度的酶电极、酶传感器、监测装置和治疗设备。

根据本实用新型的第一个方面，本实用新型提供了一种酶电极，根据本实用新型的实施例，该酶电极包括依次设置的基底电极和碳负载阵列，基底电极和碳负载阵列通过导电胶固定，碳负载阵列上固定有酶。

其中，酶的非限制性实例可以是氧化还原酶、水解酶、转移酶、异性化酶等。氧化还原酶至少可以是葡萄糖氧化酶、尿酸氧化酶、乳酸氧化酶等。交联在碳负载阵列上的酶可以是一种或几种，同时，可以是作用于相同的标的物或不同的标的物。碳负载阵列是指由包括石墨烯、碳纳米管或其它本领域所熟知的一些具有类似电学性能、比表面积和吸附性能的碳材料形成的阵列，具体可以是多壁碳纳米管、单壁碳纳米管、石墨烯片等。

根据本实用新型的实施例，该酶电极至少具有以下有益效果：

本实用新型通过导电胶将碳负载阵列固定到基底电极上作为酶的固定载体，立体三维的碳负载阵列具有极高的比表面积，能够为生物酶提供更多的吸附点，提高了酶的固定密度；同时，碳负载阵列可以大大提高检测液和酶电极的接触面积，有效提高电化学反应的电子传导速率，提高酶催化效率；从而使酶电极能够实现更高的检测灵敏度。

本实用新型通过导电胶固定碳负载阵列和基底电极，碳负载阵列可以由外部根据实际需要选择添加，避免了采用原位生长方式时存在的大规模生产较为困难的问题，使得制备过程更加简便。