全 文 ：第 2 1移
9 9 14
第 1
年 2
湖 南 大 学 学 报
JO UR N AL O FU HN AN UN 】VR ES Y I T
V ol
.
2 1
,
N o
.
1
F e b
.
1 9 9 4
期月
刀豆组织切片光纤腮传感器的研究 ’
何双娥 徐远金 王柯敏 江振 良 朱元保
(化学化工系 )
摘 要 本丈报道 了刀豆组织切 片光纤服传感琴的结构 、性能及应用 .
它对脉的最佳响应范围是 S X I O一 5一 I X 1-0 Zm ol / L , 装配 简单 ,使 用方便 ,
重现性和穗定性好 . 用 于浏定牛奶 中的脉取得 了令人满意的结果 , 并用它初
步发现磁场和阶类物质分别对脉晦有明显活化作用及抑制作用 .
关键词 光纤传感器 ,服畴 , 刀豆组 织切 片
分类号 0 6 5 9 . 3 2
S t u d i e s o f S w o r d B e a n T i s s u e S e e t i o n O P t r o d e
f o r U r e a D e t e r m i n a t i o n
H e S h u a n g e X u Y u a n ii
n W a n g K e m in J i a n g Zh e n li a n g Z h u Y u a n b o
( eD
p a r t m e n t o f C h e m is t r y a n d C h e m i e a l E n g i n e e r i n g )
A b s t ar e t I n t h i s P a p e r t h e s t r u e t u r e
,
P r o p e r t i e s a n d a p p l i e a t io n o f a s w o r d b e a n
t i s s u e s e e t i o n o p t r o d e f o r u r e a d e t e r m i n a t io n h a
v e b e e n r e p o r t e d
,
O p t im a l r e s p o n s e r a n g e
o f t h is o p t r o d e 15 5 x 1 0
一 5一 1 x 1 0 一 ’ m o l / L . T h e i n s t a l la t i o n 15 s im p l e a n d t h e u s e 15 e o n -
v e n ie n t f o r t h is o P t r o d e
, a n d t h e r e P r o d u e ib i l i t y a n d t h e s t a b i l i t y a r e b o t h n ie e
.
T h e r e
-
s u l t d e t e r m i n e d u r e a i n m i l k a n d u r i n e s a m p l e s w i t h t h e o p t r o d e w a s s a t i s f a e t o r y
.
U s i n g
t h e o p t r o d e i t h a s b e e n f o u n d o u t p r e l im i n a r i l y t h a t t h e m a g n e t i e f i e l d a n d t h e p h e n o l
s p e e i e s f o r t h e a e t iv i t y o f u r a s e p o s s e s s r e s p e e t iv e l y o b
v i o u s a e t i v a t i o n a n d e o n t r o l l i n g a
-
b i! i t y
·
K e y w o r d s o p t r o d e
, u r a s e , a s w o r d b e a n t is s u e s e e t io n
服含量的测定在生理生化和临床医学方面都具重要意义 . 临床检验中多用分光光度
法 〔’ 〕 . 用生物 电极测定脉的研究已有报道 〔, 一 ` 〕 ,光纤脉传感器也有报道 〔 , , ,但用生物组织
切片的光纤脉传感器还未见报道 . 本文以光纤氨气敏传感器为敏感元件 , 用刀豆组织切片
代替服酶研制了脉传感器 . 它制作简单 ,使用方便 . 在 p H ~ 9 . 0的磷酸盐缓冲介质中对 s x
l『 5~ I X 1 0 一 Zm of / L 尿素有最佳响应 ,重现性和稳定性好 . 用于牛奶和尿样 中尿素的测
定 , 结果满意 . 本文还探讨 了磁场和脉酶抑制剂对脉酶活性的影响 , 并发现磁场对脉酶有
湖南 省科委科学基金 、 国家教委优 秀年轻教师基金资助课题
收稿 日期 : 1 9 9 3一 06 一 08 . 第一作者何双娥 ,女 , 54 岁 ,讲师
第 1期 何双娥等: 刀豆组织切片光纤脉传感器的研究
明显活化作用 ,而酚类物质则有明显抑制作用 .
1 实验部分
1
.
1 主要仪器及试剂
7 5 1G 型分光光度计巾 H S一 3C 型酸度计 .
尿素 ( A · R ) ;抓仿 ( A · R ) ;所用氨基酸均为生化试剂 ;其它试剂为分析纯 ;所用水为
无氨水 , p H = 9 . 0 的 K H : P O一 N a Z H PO ` 缓冲溶液 (按常规配制 ) ;刀豆组织切片 : 将水浸
泡过的刀豆用刀片切成均匀的薄片 , 浸于含 0 . 0 2写C H C 13 的 K H : ZP O 4 一N a : H P O ` 缓冲溶
液中 ( p H ~ 9 . 0 ) , 在冰箱中 4℃保存 ;脉标准溶液 : 临用时配制或配制后放 4℃的冰箱中备
用 .
1
.
2 探头的制备与使用
脉传感器的探头结构如图 l 所示 . 氨光纤气敏传感器敏感膜的制备方法如下 : 称取
1
.
Zm g l
, 2一二苯并一 7一 (二 乙胺基 》 3一 (十八酞亚胺基 ) 吩恶嗓 ( E T H 5 2 2 9 4 ) , 1 . l m g 四 一 (对
抓苯基 )硼酸钾 ( K T p C IP B ) , 2 . 6m g 1 8一冠 一 6 , 2 2 2m g P V C 粉 , 4 5m g 癸二酸二壬醋 (【)0 5 ) ,
溶 于 Zm l 四氢峡喃中 ( T H F ) , 用微量注射器取 6川 直接点在双叉光纤公用端 面上 , 待
T H F 挥发后获一均匀薄膜 , 将其浸入无氨水中活化数分钟后按图 l 装配 . 传感器使用前
须在 1 0 “ 4m ol / L 尿素溶液中活化 5分钟 , 不用时将探头浸入含 C H 1C 3 的磷酸盐缓冲溶液
1 泞
.
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图 l 探 头结构 示意 图
a . 光纤公用端 ; b . 螺纹塑料内管 .
c
. 螺纹塑料外管 . d . 气透膜 ;
e
. 刀 豆组织切片 . f . 渗析膜 .
9
. 氨敏感膜 . h . 反射镜
图 2 样品 浏试室
。 . 光纤探头 . b .橡胶塞 ;
c
. 避光铁杯闰 .样品池 ;
e
. 搅拌磁子
中 ,于 4℃的冰箱中保存 .
1
.
3 实验方法
图 2 为样品测试室 . 每次取 s ml 不同浓度的脉标准溶液于样品池中 , 插入探头 ,在不
断搅拌下于 6 6o n m 处记录相应稳定的吸光度 A . 用吸光度 A 对尿素浓度的对数值作图 ,
绘制标准 曲线 . 试样测定方法同上 , 由测得的吸光度 A 从标准曲线上查得待测物浓度 .
湖 南 大 学 学 报 19 94 年
2 结果与讨论
2
.
1原理
探头与试液接触时 ,扩散到刀豆切片表面的尿素在腮酶催化下迅速水解 :
N H
Z
e o N H
Z
+ H
Z
o 竺竺e o Z+ z N H 3
产生的 N H : 将透过气透膜与内部的 N H : 敏感膜发生反应 , 引起探头吸光度改变 . 因探头
吸光度与 N H 3 浓度有确定的函数关系 s[] , 故在相同条件下 , 探头的吸光度与试样中尿素
的浓度也有确定的函数关系 .
2
.
2 实验条件的选择
2
.
2
.
1 缓冲溶液 的 p H 值
据文献 [ 4二报道 , 相同 p H 值的不 同缓冲体系 , 以在 K H ZP O 。 一N a Z H P O 4 缓冲体系中 ,
刀 豆组织内脉酶的活性最大 . 我们选用该体系时发现 , p H 一 8 . 0 ~ 9 . 0 之间吸光度稍有增
终
0
。
6 0
图 3 p H 值 的影响
一 5 一 4 一 3 一 2
10 ` 〔c / m o l · I一 ’〕
图 4 传感器对脉 的响应
大之趋势 ,但无显著影响 . p H > 9 . 0 以后吸光度 A 下降 (见图 3 ) .
2
.
2
.
2 测试温度及切 片厚度
温度升高反应速度和响应值都增大 ,但为延长传感器寿命及便于操作 ,测定以在室温
下较好 , 切片厚度在 2 0 一 1 0 0 0拼m 对测定结果无显著影响 .
2
.
2
.
3 传感器对脉的响应
用 p H ~ 9 · o 的 K H Z P O `一 N a ZH P O ; 缓冲液配制脉标准系列 , 按前述试验方法测定并
绘制标准曲线 , 结果见图 4 . 由图可见 ,传感器对 s x lo “ 5一 l x l o ” m ol / L 的脉溶液有最
佳响应 . S X 10 5m ol / L 时七分钟内可达平衡 .
2
.
2
.
4 重现性 、 稳定性 和使用 寿命
固定脉浓度 ,反复多次长时间测定 , 结果见表 1 . 可见 , 重现性和稳定性较好 . 新鲜刀
豆在 4℃冰箱中可保存两个月 ,新装的脉传感器 ,不用时保存于冰箱中 , 使用寿命 2 周以
上 .
第 1 期 何双娥等 :刀 豆组织切 片光纤脉传感器的研究
表 1 重现性和稳定性
类 别 浓 度
/ m
o l
·
L 一 1
相对标准偏差
/ %
备 注
重 3只 1 0一 `
现
性 I X I O一 3
稳
定 I X I O一 3
性
0
.
5 5 6, 0
.
5 6 3 , 0
.
5 5 8 , 0
.
5 53 , 0
.
5 5 4
反复多次测定
0
.
5 16
, 0
.
5 0 8
, 0
.
5 1 9
, 0
.
5 13
, 0
.
5 1 0
0
.
5 13
, 0
.
5 0 7
, 0
.
5 2 2 0
, 0
.
50 9
, 0
.
5 1 0
, 0
.
50 1
0
.
5 14
, 0
.
5 10
, 0
.
5 1 9
. 0
.
5 0 1
, 0
.
5 17
, 0
.
5 15
连续测定 6 小时 ,
每 30 分钟测一 次
2
.
2
.
5 干扰试验
固定 I X 10 ” m ol / L 干扰物浓度 ,测其吸光度 ,考察 了 8 种干扰物的干扰 . 结果见表
2
. 可见除精氨酸和谷氨酞胺稍有干扰外 , 其他氨基酸均无干扰 .
表 2 共 存物的干扰
共 存 物 与吸光度相应的睬浓度 / m ol · L一 ` 共 存 物 与吸光度相应的服浓度 / m ol · L 一 `
精氨酸 6 x lo 一 ` 氨基乙酸 。
谷氮院胺 1 . 5 只 10 一 ` 赖氨酸 。
组氮酸 O 氨基丙酸 O
谷氮酸 0 胳胧氨酸 。
注 : 传感器检出极限为 1 . o x l。 一 ’ m ol / L
2
.
2
.
6 样品及回 收率的浏定
用传感器直接测定了鲜牛奶和尿样中尿素的含量 ,并加入尿素标准溶液进行回收试
验 , 结果见表 3 . 试验表明 , 测定及回收结果令人满意 .
表 3 测定及回收结果
试 样 测定结果 / m g / m l单次测定 均
相对标准
值 偏差 /%
加入量
/ m g
测出量
/ m g
回收率
/%
未 检 出
0
.
18
0
.
6 0
6
.
0 1
: ;; ::
16
.
1 6
15
.
8 0
16
.
7 4
16
.
0 9
15
.
8 6
5
.
8 9
0
.
6 1
鲜牛奶
16
.
1 3
:: ::
:
’
:: ::
1 0 2
9 5
.
7
9 7
.
1
1 0 7
.
0
1 0 4
.
2
注 : 鲜牛奶和尿样用缓冲溶液分别冲稀 10 倍和 10 倍后测定
2
.
2
.
7 磁场及腮酶抑制 剂对脉酶活性 的影响
磁场和磁化水具有抗结石形成 , 降低血压等医学效果和抗衰老 、 消除疲劳等保健作
用 . 磁保健用品很多 . 为从理论上和实验上提供科学依据 , 马逸龙等 〔, 〕曾报道用酶电极研
究磁化水时发现磁化水对酶的活性有影响 , 但因电位也同时受磁场的影响 ,其结论难以肯
定 . 因光纤 化学传感器不受强电磁场干扰￡8 〕 , 可直接在磁场中进行测定 . 本文用光纤脉传
感器探讨了不同浓度下磁场对腮酶活性的影响 . 其方法是取不 同浓 度 C 的脉素溶液于样
品池中 ,读取稳定的吸光度 A : ,再在样品池外加一磁场 , 读取稳定的吸光度 A Z ,并在标准
曲线上查出相应 的浓度 C ` . 定无磁场时酶 的活性 为 10 0 % , 磁场 中酶活性净增值 为 :
湖 南 大 学 学 报1 9 94 年
罕 义1. 0 结果见表4 ,可见磁场对酶有 明显活化作用 · 用相同方法考察了抑制剂对 ,酶的抑制作用 ,实验发现酚类物质有明显抑制作用 . 上述试验表明 : 磁化水 、 磁疗法在医学
上的功能可能与磁场对酶有催化活性有关 ,但这仍有待深入研究 .
表 4 磁场和抑制荆对屏酸的影响 (磁场强度 : 80 高斯 )
皿浓度 /mo 卜 L一 盆 吸光度
外加磁场 外加 I X 10 一 3 m ol / L 抑制剂
醉活性增量 /% 吸光度 醉活性增量 /%
,UO甘ó日ù…自b月才,.ō .几,人已.二I X 1 0一 33 X I O一 3I X 1 0一 , 0 。 5 130 . 4 5 10 . 3 9 9
吸光度
0
.
4 50
O
。
4 0 7
0
。
3 7 5
0
.
5 72
0
。
5 09
0
.
4 3 7
一 1 9 . 7
一 1 8 . 3
一 1 9 . 0
3 结 论
本文研制的刀豆组织切片脉传感器其灵敏度 、稳定性 、重现性和抗干扰能力均达到相
应生物 电极水平 . 该传感器不受电磁场干扰 , 不仅可用于分析检测 ,而且在研究磁场对生
物的生理功能 , 酶的活性等方面具有更重要作用 .
参 考 文 献
楼方岭主编 . 医疗护理技术操作常规 (第 8册 )第 2版 . 北京 :人民军医出版社 , 1 986 . 67
A n f
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6 ( 1 1 ) : 9 6 9~ 9 7 5
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s e r u m
.
A n a l e h e m
,
1 9 7 9
,
4 9 : 7 9 5~ 8 0 2
沈 国励等 . 刀豆组织电极用于脉测定的研究 . 高等学校化学学报 , 1 9 89 , 10( 3) : 3 08 ~ 31 。
R h i
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T D
,
A r n o ld M A
.
F ibe
r一p t ie b io s e n s o r fo r u r e a b a s e d o n s e n s i n g o f a m m o n ia g a s . A n a l
e
h im A e t a
,
1 9 8 9
,
2 2 7 ( 2 ) : 3 8 7~ 3 9 6
徐 远金 . 光导纤维气敏传感器 的研究 : 〔学位论文〕. 长沙 :湖南大学化学化工系 , 1 9 9 2
马逸龙等 . 磁化水对酶活性影响的酶电极法研究 : 化学传感器 , 1 991 , 1 1 (3 ) ; 42
章竹君 . 光导纤维化学传感器 . 化学通报 , 1 9 8 6 ( 1 ) : 9~ 16