SBA-70型血糖-乳酸自动分析仪研制

朱思荣  周万里  冯东  毕春元  冯德荣

（山东省科学院生物研究所 山东省生物传感器重点实验室 济南 250014）

摘要: 采用固定化酶传感器和流动注射研制了全自动血糖-乳酸分析仪。通过转盘式样品盘和自动取样针实现了样品的自动采样，采用停流技术，增大酶传感器的响应电流，提高测定精度。实验测试表明：仪器对标准样品的重复测定误差小于2%，对不同浓度的样品有很好的线性响应，测定周期仅1min左右。

关键词：生物传感器   流动注射   血糖   乳酸    自动分析仪

1.       引言

　　生物传感器自上世纪60年代诞生以来^[1]，经过40多年的发展，技术已日臻成熟，随着加工技术与计算机技术进展，仪器功能日益完善，操作越来越简便。我们在80年代末生产了国内第一台商品化SBA-30型生物传感分析仪，用于对运动员血乳酸的检测^[2]，至今已经多次更新换代，品种越来越多，应用范围越来越广^[3~9]。基于当前的市场需求和国外同类仪器的研发状况，我们又成功地研制了SBA-70型全自动血糖-乳酸分析仪，测试表明，仪器在1min内能自动完成采样、分析、清洗全部操作，分析的重复性很好，误差小于2%，与其它方法对比，相关性好，结果没有显著差异。

2.       测定系统的工作原理

　　血糖-乳酸分析仪的传感器为酶电极，由基于生化反应的固定化酶膜和基于电化学反应的过氧化氢电极复合而组成。本仪器的测定对象为葡萄糖和L-乳酸，固定化酶膜采用美国Sigma公司的葡萄糖氧化酶（Glucose oxidase）和L-乳酸氧化酶（L-Lactate oxidase），经戊二醛固定化制成^[2]，测定过程中发生的酶促反应如下：

　　酶是一种特殊的具有催化活性的蛋白质，它的催化活性随保存时间的延长或测定样品次数的增加会逐步降低，但酶经固定化处理后这一过程会显著变慢，固定化酶膜的保存期达1年，使用寿命乳酸膜为15天以上，葡萄糖膜为30天以上。连续测定20个样品只需20min左右，在这段时间内可以近似地把酶活性看作不变。

　　H₂O₂电极与固定化酶膜紧贴在一起，酶只在局部位置上起作用，在较短时间内，可以认为缓冲液中测定样品和H_2­O₂的浓度不变，酶膜上底物浓度S_d是缓冲液中的底物向膜内渗透和酶反应分解的综合结果，根据菲克扩散第一定律和酶反应米氏动力学公式，当被测物的浓度很低时（S<<K_m）时，有：

实验表明，对同一酶膜，不同浓度的样品达到最大反应速度所需时间t是一致的，所以e^-Bt为一常数。在电极表面，H₂O₂变化的最大速率与被测底物的浓度S成正比，通过测定电极表面H₂O₂变化的最大速率，并与标准底物作对比，即可计算出被测样品的浓度。

3.      测定系统的组成

　　酶反应自动流动注射系统由样品盘、自动取样针、恒温流动反应池、流动注射泵和酶电极组成，其结构如图1所示。

待测样品或标样用缓冲液定量稀释后放入自动取样试管盘，自动取样针固定在能上下移动的机械轨道上，进样孔开在针的侧面，针尖部分是密封的。取样针下落时先吸入隔离气泡，然后到达样品试管的底部，吸取待测样品或标样。吸样后，取样针上升再次吸取隔离气泡，以分开吸取的样品。取样针上升到顶部位置时，从液流切换阀内吸取缓冲液，驱动样品移动，进入反应池。取样和流动注射由蠕动泵控制，蠕动泵上安装定位传感器，每次取样时蠕动泵位置相同，确保取样量一致。在反应池上并排放置二个酶电极，一次进样可同时测定二个不同的组分。样品到达反应池后，采用停流技术，确保反应过程中池内待测样品含量不变，使酶电极获得最大的响应信号。

　　流动注射装置设计成合页状（申请专利号为：03139049.8），如图2所示。放置酶膜的有机玻璃流动反应池与铝合金支撑体系的底部，通过固定销组合在一起，能够方便地开合。固定化酶膜放在酶膜圈槽内，合上反应池后与过氧化氢电极紧密接触。铝合金支撑体上装有恒温加热控制器，使系统温度恒定在30℃左右，过氧化氢电极体大部分埋入恒温支撑体内，固定化酶传感器与过氧化氢电极紧密贴在一起，使酶反应在恒温的环境下进行。