趙曄++王臻

[摘 要]目前，在血糖儀在對糖尿病的診斷中起到關鍵作用，而其所面臨的最大問題就是酶電極的生物電催化活性較低，且穩(wěn)定性差，容易失活。國內(nèi)外的申請人就酶電極的改性進行了研究并申請了相關的發(fā)明專利，文章從專利視角出發(fā)，全面、深入地介紹了電化學法血糖儀電極的改性的專利技術改進方向，以及各個時期的技術重點，該領域的重要申請人。

[關鍵詞]酶電極 改性 聚合物 碳材料 雅培 血糖儀

中圖分類號：R318.08 文獻標識碼：A 文章編號：1009-914X（2016）18-0084-01

一 引言

糖尿病是一組以高血糖為特征的代謝性疾病，通過血糖儀的檢測可以有效的控制血糖，預防糖尿病。其中，血糖儀中的酶在該領域具有非常重要的地位，催化反應結束后，酶與底物以及產(chǎn)物不易分離，并且酶的純化、分離不僅過程復雜，而且成本昂貴，所以酶的重復再利用率往往較低。因此，使得酶的廣泛應用受到了極大地限制。為了解決這一系列的問題，酶的固定化技術用于電化學法血糖電極的相關專利也應運而生。

二 國內(nèi)外專利申請概況

1申請量分析

自從1973年，Guilbault等人提出了用于血糖檢測的葡萄糖氧化酶電極，該酶電極通過檢測酶催化反應產(chǎn)物過氧化氫在陽極發(fā)生電化學反應時所產(chǎn)生的電流，從而實現(xiàn)對血糖的檢測，從那時開始，從全球發(fā)展來看，生物酶電極的發(fā)展經(jīng)歷了三個階段（如圖1所示），從1970年以前到1975年為萌芽期，國外開始有公司研發(fā)固定酶電極應用于檢測血糖儀中，從1970年-2005年為平穩(wěn)發(fā)展期，酶電極的改性相關領域?qū)＠纳暾埩科椒€(wěn)發(fā)展，從2005年以后為快速發(fā)展期，國內(nèi)外專利申請量劇增。

2申請人類型分析

本節(jié)數(shù)據(jù)來源于中文數(shù)據(jù)庫CNABS、CNTXT，本節(jié)從選取分類號和關鍵詞進行檢索，并對檢索結果進行了分析。從圖2可以看出，從專利的申請人類型來看，高校及科研院所擁有較大優(yōu)勢，占全部專利申請量的73%，說明生物酶電極的改性技術屬于較為前言的研究領域，并且技術發(fā)展的非常迅速；其次為公司與企業(yè)，占全部專利申請量的22%，個人以及其他擁有的份額較少，僅占5%。通過以上的數(shù)據(jù)分析，為何在血糖儀電極的改性中，高校申請量比公司企業(yè)數(shù)量上要多，這也是由酶電極自身特點所決定，公司和企業(yè)所追求的是產(chǎn)品投入市場中所獲得的利益，而酶對環(huán)境溫度和酸堿條件要求較為苛刻，這些條件的改變可能導致酶催化活性的降低甚至喪失。催化反應結束后，酶與底物以及產(chǎn)物不易分離，并且酶的純化、分離不僅過程復雜，而且成本昂貴，前期實驗條件十分嚴格，而對酶電極改性的最終目的是獲得更高的靈敏度、檢出限以及血糖儀電極相對的穩(wěn)定性，前期的研究所需要的人才投入較大，而酶的生物特性也較為復雜，那么這些都是高校以及科研院所的優(yōu)勢，因此，在高校以及科研院所的申請量占較大份額，并且改性方法相對于企業(yè)而言更加的多樣化。

從國內(nèi)外專利申請人分析，國外以大公司和企業(yè)為主，而中國申請主要以高校及科研院所為主，從圖2可以看出，電化學法血糖儀電極的改性申請以美國的雅培公司（申請人為雅培股份有限兩合公司、雅培制藥有限公司、雅培糖尿病護理公司等子公司）、日本的索尼公司，德國的拜爾公司等為主要國外申請人，國內(nèi)申請以高校和科研機構為主要申請人，而在國內(nèi)企業(yè)中，無錫百靈傳感技術有限公司在電化學法血糖儀電極改性方面的申請量較大。但是從數(shù)據(jù)分析中可以看出，無論是公司還是高校，酶電極改性方面的專利申請的數(shù)量并不多。

三 重要專利申請人分析

1 雅培公司

雅培公司在1986年開發(fā)了第一臺電化學血糖儀，其在血糖儀領域占有舉足輕重的位置，其在1995年曾收購致力于電化學血糖儀研究的Medisense公司，其原理與上述的葡萄糖傳感器一樣，其可以檢測血液中的葡萄糖濃度，根據(jù)電流或電壓的變化實時監(jiān)測血糖的變化，

1982年10月21日Medisense申請的公開號為EP0078636A1的專利，介紹了電化學傳感器電極檢測血液中的葡萄糖，包含酶和介質(zhì)層，所使用的酶為葡萄糖氧化酶或者脫氫酶，介質(zhì)層包括polyviologens； o-chloranil； ferrocene； 1，1-ferrocenedicarboxylic acid； dimethylferrocene and polyvinylferrocene，該傳感器可以與氧快速反應，省去了稀釋的步驟，反應時間僅需24-36秒，可檢測葡萄糖的線性范圍寬度到2-40mM葡萄糖。

之后，雅培公司又申請了一系列關于電化學法血糖儀電極改進專利，其主要是通過聚合物的改進增加酶分子的固定，如專利CN102165070A，CN103748459A，US2014/0237813A1，US2008/0029391A1等都是通過聚合物對酶分子進行固定，提高電極的性能，由于聚合物高的導電性以及其具有的特殊官能團對生物酶分子的固定化起到了決定性的作用。

2 無錫百靈傳感技術有限公司

無錫百靈傳感技術有限公司是在電化學傳感器電極改性方面的申請數(shù)量屬于國內(nèi)企業(yè)的領軍，其致力于通過多種方法對電極進行改性，增加對生物分子的固載能力，其中包括Gr-FeS/GC、Fe3O4/NaTSA-PPy/GC、電還原氧化石墨烯膜改性玻璃碳電極、電還原氧化石墨烯膜改性玻璃碳電極、氧化鋅（ZnO）納米棒、介孔氧化硅等，可以看出，該公司申請的改性電極非常多樣化，雖然其申請的專利并不都是直接應用于血糖儀的電極改性，但其核心技術依然是生物分子的固載，目的是提高對底物的快速檢測能力，因此，其與酶電極的固載技術實質(zhì)上是共通的。

四 總結

通過以上的專利技術分析，希望能給相關企業(yè)指引方向，讓他們了解現(xiàn)在本領域哪些是熱門的申請，而哪些又是其他申請人還未涉及的范疇，企業(yè)可以通過以上分析，對自己生產(chǎn)的產(chǎn)品進行專利的保護，也可以開發(fā)新的領域，能夠進一步促進經(jīng)濟的發(fā)展。

參考文獻

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