交联法是生物电极表面固定化的常用方法，它如同“超级黏合剂”，对生物电极起着至关重要的作用。今天带大家简单了解下交联法制备生物电极相关内容。
01.交联法究竟是什么？
交联法是一种将生物分子，比如我们熟悉的酶、抗原或者抗体等，固定在生物电极表面的技术。交联法主要借助交联剂的作用使生物识别元件及修饰材料之间相互发生交联反应，并与载体共价交联以达到修饰固定的目的。
02.交联法的基本原理
交联剂一般带有两个或多个反应性官能团，当发生交联反应时可通过-SH、-OH、-COOH等基团的连接，形成网状三维结构，从而达到对生物识别元件有效固定的目的。
03.常见交联剂都有哪些？
常见的交联剂包括戊二醛、环己烷基、鞣酸、缩水甘油醚类、异氰酸酯类等，其中以戊二醛的应用最为广泛。
戊二醛：它可以与蛋白质分子中的氨基形成Schiff碱发生交联，利用交联法制备酶膜时常加入数倍于酶的惰性蛋白质作为基质，常用牛血清白蛋白（BSA），它可以占据酶的位点和戊二醛交联，以防止酶分子过于拥挤。
环己烷基：含环己烷桥的琥珀酰亚胺酯-马来酰亚胺双功能交联剂可以把生物分子中的羧基和氨基等基团连接起来，在蛋白质、核酸等生物分子的固定化过程中比较常见。
鞣酸：在生物电极表面固定化过程中，鞣酸主要利用其酚羟基与生物分子（如酶、蛋白质等）中的氨基、羟基等基团发生化学反应。一方面，酚羟基可以与生物分子中的氨基通过氢键作用或形成共价键，实现生物分子之间的交联；另一方面，鞣酸也能与电极表面的一些基团发生反应，从而将生物分子固定在电极表面 。例如，在某些酶电极的制备中，鞣酸能够与酶分子表面的氨基酸残基相互作用，同时与电极表面的修饰材料结合，使得酶稳定地固定在电极上，构建起有效的生物电极体系。
缩水甘油醚类：如聚乙二醇缩水甘油醚（PEGDGE），具有长链结构，可提升材料的柔韧性。
04.交联法的优缺点
优点：
（1）稳定性强：生物分子被交联剂紧紧固定后，不易从电极表面脱落，稳定性超高。
（2）提升性能：通过交联形成的结构，可以构建生物分子与电极之间的电子传递通道，加快电子转移速率，大大提高生物电极的性能。这就如同拓宽了道路，让电子能够更快速地通行。
缺点：
（1）条件苛刻：交联反应对条件要求很严格，反应太剧烈的话，容易破坏生物分子的高级结构，导致生物分子的活性中心被破坏，失去原有的活性。
（2）成本较高：有时候需要使用大量的生物分子和交联试剂，这无疑增加了成本。
（3）操作难度大：需要专业人员严格控制反应条件，比如pH值、温度、交联剂浓度等，任何一个环节出现偏差，都可能影响交联效果。
05.应用案例——酶电极制备
在检测血糖的过程中，葡萄糖氧化酶电极发挥着重要作用。通过交联法将葡萄糖氧化酶固定在电极表面，当血液中的葡萄糖与电极接触时，葡萄糖氧化酶能够迅速识别并与之反应，产生电信号，从而快速、灵敏地检测出葡萄糖的含量，为糖尿病患者的血糖监测提供了便利。
拜亿科技研发的持续血糖监测系统样机通过表面金属化、MEMS图案化工艺，实现4mm电极制备，比目前市面上流行的5mm电极短了20%，兼具高精度及低成本特性，具有知识产权自主可控、工艺简单、响应快速、稳定性好、准确性高等优点。
图1 拜怡康-Lotus01-持续血糖监测系统
此外，为提高CGM表面化学修饰层固定化效率，拜亿科技自主研发了半自动化生物膜交联机（BEAuLink-100）、水平方向涂膜机（BEAuCoX-100）、垂直方向涂膜机（BEAuCoY-100），实现了CGM工件的表面生物膜自动固定化。
图2 拜亿科技自主研发半自动化生物膜交联机（BEAuLink-100）
该设备主要是通过交联剂的均匀挥发，将生物膜牢固地交联固定于电极表面，并且能通过调节涂膜腔温度、 转子的运动速度，交联次数等参数， 来控制固定化生物层的生物层性能。主要特点包括：
- 循环水浴保温，节能高效，稳定性好；
- 铝合金转子，轻巧耐用；
- 交联腔内温度、湿度可测；
- 交联剂料舟盘易取易放易清洗；
- 定时工作，自动结束蜂鸣报警。
06.总结及展望
交联法在生物电极表面固定化中有着独特的优势和广泛的应用，虽然存在一些挑战，但随着科技的不断进步，相信它会在生物医学和生物传感器领域发挥更大的作用，为我们的健康和生活带来更多的便利和保障。
参考文献：
[1] 张迪.几种生物传感器表面修饰技术研究及微型化制备初探[D].南开大学,2014.
版权申明：
本网站所有原创作品，其版权属于本网站所有。其他媒体、网站或个人转载使用时不得进行商业性的原版原式的转载，也不得歪曲和篡改本网站所发布的内容。如转载须注明文章来源：杭州柏医健康科技有限公司网站。