用于生理活性物質(zhì)檢測的電化學(xué)傳感器的研究.pdf

1、生理活性小分子是腦神經(jīng)過程的重要物質(zhì)基礎(chǔ)，發(fā)展對這些分子的活體在線電化學(xué)分析，對于從分子層次上對腦神經(jīng)系統(tǒng)的生理和病理過程進行了解和認(rèn)識，具有十分重要的意義。生物體內(nèi)生理活性物質(zhì)對于維持生物的正常生理活動不可或缺，尤其是中樞神經(jīng)系統(tǒng)的化學(xué)物質(zhì)，如葡萄糖、乳酸、抗壞血酸、多巴胺、尿酸等，這些生理活性物質(zhì)在體內(nèi)含量發(fā)生異常時會使生物體的組織和器官發(fā)生病變。正是由于其在生理學(xué)和病理學(xué)過程中有重要的指示作用，對這些物質(zhì)進行定量檢測至關(guān)重要。因此

2、，研究和開發(fā)靈敏快速、實用可靠地分析檢測這些生理活性物質(zhì)的方法，不管是對動物及人類的營養(yǎng)健康研究還是疾病診斷都有重要的現(xiàn)實意義。本論文以構(gòu)筑和開發(fā)新的電化學(xué)傳感界面、制備新型電化學(xué)傳感器為重點，結(jié)合電化學(xué)方法、微滲析技術(shù)、生物技術(shù)和納米技術(shù)，開發(fā)了一系列可用于生理活性物質(zhì)檢測的電化學(xué)傳感方法，具體如下:
　　一、通過化學(xué)方法制備了還原石墨烯，并且采用一步法構(gòu)筑了聚馬來酰酐(PMS)鍵合葡萄糖氧化酶（GOD膠束）/二茂鐵(Fc)/還

3、原石墨烯(GP)/聚苯乙烯(PS)的三維導(dǎo)電納米復(fù)合膜，這種固定方法可以使非水溶性的二茂鐵無需共價鍵合或復(fù)雜的操作就可以穩(wěn)定固定在酶膜中，呈現(xiàn)良好的穩(wěn)定性。并且所構(gòu)筑的復(fù)合膜具有較高的靈敏度，能夠作為活體連續(xù)在線檢測有效可靠的平臺。本研究以葡萄糖氧化酶(GOD)為例，以GOD膠束/Fc/GP/PS修飾電極作為流動系統(tǒng)中的檢測器，對葡萄糖的定量檢測顯示了很好的分析性能，結(jié)合微透析技術(shù)實現(xiàn)了鼠腦中葡萄糖的近實時活體在線檢測，取得了滿意的效果

4、。這種方法以其傳感元件制備的簡易及優(yōu)良的電化學(xué)性能在基礎(chǔ)研究和實際應(yīng)用中都有廣泛的應(yīng)用前景。
　　二、制備了親水性的功能化多壁碳納米管(f-MWNT)并應(yīng)用于構(gòu)筑高性能的生物傳感界面。利用葡萄糖氧化酶和二茂鐵之間的靜電作用，使得酶和媒介體能穩(wěn)定地固定在聚苯乙烯薄膜結(jié)構(gòu)內(nèi)。親水性的f-MWNT在復(fù)合膜中，能夠和二茂鐵、酶溶液在電極表面形成均勻的三維聯(lián)通導(dǎo)電結(jié)構(gòu)，構(gòu)建了更有利的電荷傳輸途徑，加快了酶的氧化還原中心與二茂鐵，二茂鐵與電極

5、表面的電子傳遞速率，同時該結(jié)構(gòu)為酶提供了良好的生物微環(huán)境，使其保持了空間立體構(gòu)型，從而在膜層中有很好的生物活性及穩(wěn)定性。使用一步法構(gòu)筑，避免了復(fù)雜的制備和繁瑣的媒介體固定化方法，所構(gòu)筑的基于GOD-Fc/f-MWNT/PS/GCE生物傳感界面的生物傳感器，顯示了很好的分析性能，具有應(yīng)用于活體內(nèi)葡萄糖的在線連續(xù)監(jiān)測分析的潛力。
　　三、通過操作簡單、溫和、且條件易控的電化學(xué)方法來對玻碳電極表面進行氨化，氨化的玻碳電極對抗壞血酸（AA

6、）、多巴胺(DA)和尿酸(UA)具有良好的電催化性能。實驗數(shù)據(jù)表明不同分子結(jié)構(gòu)的AA、DA和UA與氨化的玻碳界面石墨層之間存在氫鍵以及π-π相互作用，從而不同程度的改變了AA、DA和UA在功能化界面上的過電位和電子轉(zhuǎn)移速率，使得這三組分的氧化峰得到了良好分離和解析，從而實現(xiàn)AA、DA和UA三組分同時存在的體系中對任一組份或者三組分同時測定。使用這種電化學(xué)方法制備的電化學(xué)傳感器有望作為AA、DA和UA三組分同時存在時在線測定以及原位測定的