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基于GGBP蛋白绑定的表面等离子共振葡萄糖检测技术研究

作　者: 张晶鑫
导　师: 栗大超
学　校: 天津大学
专　业: 测试计量技术及仪器
关键词: 葡萄糖检测表面等离子共振 GGBP 胺耦合硫醇耦合
分类号: R446.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

糖尿病是中老年人的常见病和多发病,人体血糖浓度的动态、连续、精确检测是糖尿病预防和控制的前提和基础。目前,国际上人体血糖浓度检测方法主要包括有创测量、无创测量和微创测量。其中,有创血糖检测技术即传统的指尖取血,这种技术使病人疼痛且不能实现血糖浓度的动态、连续检测,而光学无创血糖检测技术在世界上尚处于研究阶段,距临床应用还有较大距离。因此微创血糖检测技术越来越成为研究热点。本课题组研究的微创血糖检测技术,通过透皮抽取组织液,然后基于表面等离子共振(Surface Plasmon Resonance,SPR)技术测量了组织液中的葡萄糖浓度,并最终实现对人体血糖浓度的预测。本文主要进行了葡萄糖浓度检测技术的研究,通过引入对葡萄糖具有特异性吸附能力的D-葡萄糖/D-半乳糖结合蛋白(D-galactose/D-glucose Binding Protein,GGBP),进行了蛋白绑定和葡萄糖的测量实验,分析了实验过程中的影响因素,并且开发了小型化葡萄糖检测仪器。本论文完成的主要工作包括:(1)系统研究了血糖检测的发展现状;阐述了表面等离子共振的原理、发展及应用;讨论了GGBP的特性、制备方法以及在传感器表面的固定方法。(2)研究了胺耦合蛋白绑定方法,并且进行了GGBP的胺耦合绑定实验以及葡萄糖的测量实验。实验结果显示,基于胺耦合蛋白绑定的测量结果要明显好于直接测量的结果,测量下限可以达到0.5mg/dL,且测量线性区间为0.5~5mg/dL。(3)分析了胺耦合实验过程中的各种影响因素,包括pH值、蛋白浓度、蛋白活性、蛋白制备流程以及温度。(4)研究了硫醇耦合蛋白绑定方法,并且进行了GGBP的硫醇耦合绑定实验以及葡萄糖的测量实验。实验结果显示,基于硫醇耦合蛋白绑定方法的实验结果过程要好于胺耦合的实验结果,其葡萄糖的测量线性区间为0.1~10mg/dL,并且通过大量实验,验证了测量的稳定性和重复性。(5)开发了一套小型化的微创血糖仪,本论文对其进行了系统的可行性验证实验,分析了系统目前存在的问题并提出了改进意见。

全文目录

摘要  3-4
ABSTRACT  4-8
第一章绪论  8-14
  1.1 连续血糖检测技术  8-11
    1.1.1 连续血糖检测的意义  8-9
    1.1.2 连续血糖检测的方法  9-10
    1.1.3 连续血糖检测的发展现状  10-11
  1.2 基于表面等离子共振的葡萄糖检测技术  11-13
  1.3 论文完成的主要工作  13-14
第二章基于表面等离子共振的葡萄糖浓度检测方法  14-29
  2.1 表面等离子共振技术的原理  14-21
    2.1.1 表面等离子波  14
    2.1.2 表面等离子共振的产生  14-16
    2.1.3 表面等离子共振的调制方法  16-17
    2.1.4 表面等离子共振系统的结构  17-21
  2.2 表面等离子共振技术的发展及应用  21-25
    2.2.1 表面等离子共振技术的发展  21-24
    2.2.2 表面等离子共振技术的应用  24-25
  2.3 D-葡萄糖/D-半乳糖结合蛋白  25-27
    2.3.1 D-葡萄糖/D-半乳糖结合蛋白的特性  25-26
    2.3.2 D-葡萄糖/D-半乳糖结合蛋白的制备  26
    2.3.3 D-葡萄糖/D-半乳糖结合蛋白在金膜表面的固定  26-27
  2.4 基于GGBP 绑定的表面等离子共振葡萄糖测量原理  27-28
  2.5 本章小结  28-29
第三章基于胺耦合蛋白绑定方法的葡萄糖浓度检测技术  29-42
  3.1 胺耦合蛋白绑定方法  29-30
  3.2 胺耦合实验结果及分析  30-35
    3.2.1 胺耦合蛋白绑定实验  30-32
    3.2.2 基于胺耦合蛋白绑定的葡萄糖测量实验  32-35
    3.2.3 实验结论  35
  3.3 影响因素分析  35-41
    3.3.1 pH 值的影响  35-36
    3.3.2 蛋白浓度的影响  36-37
    3.3.3 蛋白活性的影响  37-39
    3.3.4 蛋白制备流程的影响  39-40
    3.3.5 温度的影响  40-41
  3.4 本章小结  41-42
第四章基于硫醇耦合蛋白绑定方法的葡萄糖浓度检测技术  42-49
  4.1 硫醇耦合蛋白绑定方法  42-43
  4.2 硫醇耦合实验结果及分析  43-48
    4.2.1 硫醇耦合蛋白绑定实验  43-44
    4.2.2 基于硫醇耦合蛋白绑定的葡萄糖测量实验  44-47
    4.2.3 实验结论  47-48
  4.3 本章小结  48-49
第五章基于表面等离子共振技术的小型化微创血糖仪  49-68
  5.1 系统总体设计方案  49-50
    5.1.1 系统功能  49-50
    5.1.2 总体结构设计  50
  5.2 系统硬件设计  50-57
    5.2.1 腕带结构设计  50-54
    5.2.2 主机盒结构设计  54-55
    5.2.3 维护部分结构设计  55
    5.2.4 外围电路设计  55-57
  5.3 系统工作过程及软件设计  57-66
    5.3.1 绑定模块  57-60
    5.3.2 标定模块  60-62
    5.3.3 测量模块  62-64
    5.3.4 维护模块  64-66
  5.4 系统存在的问题及解决方法  66-67
  5.5 本章小结  67-68
第六章总结与展望  68-70
参考文献  70-73
发表论文和参加科研情况说明  73-74
致谢  74

基于GGBP蛋白绑定的表面等离子共振葡萄糖检测技术研究

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