非损伤性血糖检测的研究进展.pdfVIP

# 第 卷 第 期 年 月 ! # $$ # !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! 非损伤性血糖检测的研究进展! 孙 颖 杨展澜 周 勇 吴瑾光 北京大学化学与分子工程学院稀土材料及应用国家重点实验室， 北京大学化学与分子工程学院化学生物学系，北京 !#$! 摘要 糖尿病是一种常见的内分泌代谢病，有重大的诊断和治疗意义 血糖无损检测，是使病 7 人的皮肤损伤减至最小，并能实现连续式检测和自我检测 全面综述了血糖无损检测方法及其应 7 用的研究进展，主要包括：与微渗透技术相结合的无损检测方法，生物传感器（电化学传感器和光 学传感器）的方法和谱学［ 变换近红外（ ）光谱和 变换中红外（ ）光谱］的 :?/6 @ABC :?/6 @BC 方法7 关键词 血糖 无损检测 生物传感器 !#$%光谱 !#%光谱 糖尿病是一种常见的内分泌代谢病，据 ! D 杂，不适用于临床使用7 年的统计资料，我国糖尿病患病率为%7*E，并且 生物传感器的方法 在逐年增加，因此糖尿病的诊断和治疗意义重大7 医学上通过静脉抽血或快速血糖仪指尖取血，用酶 世纪 年代，酶电极作为电化学传感器， % ［］ 催化测定法来检测血糖浓度，这给病人带来了疼 首次被提出来用于血糖无损检测* ，这是血糖无损 痛、流血等诸多痛苦，也增添了感染的机会，而且 检测的最早报道 后来又出现了光学传感器 经过 7 7 不能实现连续性的检测 为了改变这一局面，近年 几十年的研究，生物传感器已成为一个相对成熟和 7 ［ ］ 来国外正在积极研究血糖浓度的无损检测方 研究比较充分的领域 !* ，而且符合临床的迫切需 ［ ］ 法 !’! ，其目的在于尽量减少甚至消除对皮肤的损 要7 伤，实现连续式检测和自我检测 血糖无损检测的 7 方法在文献中报道很多，$E以上已获得专利7 ’ 电化学传感器 电化学传感器的主要组成部件为生物膜、监测 测定血液代替物及与微渗透技术相结合的 ［］ ’ # 器和传感器 ，其中生物膜由功能稳定性好的生物 方法 材料组成 首先，该生物膜应能够被测量物质透 7 ［］ 过，同时又能保护传感器内部的部件免受外部环境 ! 最简单的方法是测血液代替物 （唾液、汗、 尿液）中的葡萄糖浓度，但研究表明所测得的葡萄 的各种不良影响7其次，电化学传感器还必须满足 ［］ 糖浓度与血糖浓度无明显相关性 另一种方法是通 以下的要求 ：能分析未处理过的生物样品；能直 7 过皮肤轻度腐蚀，去除表皮障碍，加负压连续抽取 接与样品接触；能快速提供可重复的结果；能连续 ［］ 的方法% 测组织间隙液的糖浓度与血糖浓度的相关 测量；不受体内其他物质和化学变化的干扰；可携 关系，从而得血糖浓度，但这仍是一种有损的检测 带甚至可植入皮下7因此，电化学传感器分为两 ［］ 方法 ’ 类：体外传感器（皮肤表面的传感器）和可植入皮下 7利用与体外测量相结合的微渗透技术 ，测 组织间隙液的葡萄糖浓度，所测葡萄糖浓度与血糖 的传感器 其工作原理为：测量与被分析物质浓度 7 浓度相关性好，是一种有发展前途的血糖无损检测 成比例变化的物理量 例如，在电化学传感器中， 7 ［］ 技术D ，但检测过程中操作技术要求高，测量复 因为葡萄糖在葡萄糖氧化酶的催化下氧化产生 收稿， 收修改稿 %!!!% %!!!% 国家自然科学基金（批准号： 和 ）和国家重点基础研究发展规划（批准号： ）资助项目 ’ $’! %%’* +! # !’!! 万方数据 联系人， ： ,-./0 1 !456-79:76;:74 23 8 第 卷 第 期 年 月 ! # $$ # % ［ ， ， ］ ，该过程中产生的电流与葡萄糖的含量符合化 和美国的 $ ’% 等做了大量工作，对该种 ! # @49./A 学计量比关系，所以通过测量电流可以得知葡萄糖 测量方法进行了广泛深入的研究 ［ ］ C$ 的浓度 $% 但电化学传感器存在以下主要缺陷： 近红外区（ ）包含了 ， %%%!$ %%B- ,1! ,#! （）组织或血浆中其他成分对电化学信号的影 和 的伸缩和弯曲振动的弱的合频（ $ ,;! %%%! ［ ］ ［ ］ C$ $$ $ 主要是水、脂肪和蛋白质的吸收）和倍频 响 ；（）体外传感器对表皮的穿透性较低 ； *%%%B- ［ ］ C$ （）传感器植入皮下后，电极表面存在的生物相容 振动（ 主要是水和脂肪的吸收） ’ * %%! *%%B- ［］ ［ ］ 不同光谱区域中水的影响不相同$ 葡萄糖在 性不足，可能导致永久的细菌感染 ，