一步構筑生物傳感界面及其活體檢測應用研究.pdf

1、探索腦神經生理和病理的物質基礎是多學科交叉的前沿研究領域，建立腦神經化學物質活體、實時、動態(tài)分析方法，將為腦神經生理和病理過程的化學本質研究奠定基礎，對于從分子層次上認識腦神經過程的物質基礎本質，具有十分重要的生理和病理意義?；铙w電分析技術能實時監(jiān)測腦神經化學物質實時變化信息，具有選擇性好、時間分辨率高、可以連續(xù)檢測腦內活性物質的動態(tài)變化等優(yōu)點，是腦神經化學物質監(jiān)測最有效的手段之一。而生命體系的復雜性和分子相互作用的多樣性對活體電分析技

2、術提出更高的要求。本文主要針對活體在線檢測和活體原位檢測中存在的重現(xiàn)性和穩(wěn)定性關鍵問題，基于電化學基本原理和生物電化學傳感技術，在研究表面結構與電催化性能關系的基礎上，合理設計并構建具有高選擇性、靈敏性和穩(wěn)定性的傳感界面，并結合活體微透析技術以及微電極技術，建立和發(fā)展了重要腦神經化學物質包括葡萄糖、乳酸、抗壞血酸(AA)的活體在線和活體原位電化學分析新原理和新方法，并在生物模型中初步探索了葡萄糖在耳嗚過程中以及AA在電刺激過程中的活體連

3、續(xù)變化規(guī)律，從而為腦神經生理和病理過程物質基礎的研究奠定基礎。
　　本研究主要內容包括：⑴基于酶型生物傳感器的活體在線電化學分析:通過合理設計和構筑生物多功能膜(BMF)將葡萄糖氧化酶、媒介體、石墨烯氧化物自組裝進PMS/PS矩陣，從而簡化生物傳感器的制備過程，并可獲得良好的重現(xiàn)性和穩(wěn)定性，實現(xiàn)了對葡萄糖、乳酸的雙組分測定。利用其一滴的特性，還實現(xiàn)了在陣列電極上多位點同時檢測葡萄糖。并且與微透析活體采樣技術連用，建立活體在線電化學

4、檢測系統(tǒng)(OECS)，研究了葡萄糖在水楊酸鈉誘導耳鳴過程中的連續(xù)變化規(guī)律。檢測結果表明鼠腦中葡萄糖的基礎含量為120±10μM(n=5)，施加水楊酸鈉誘導耳鳴后，聽皮層中葡萄糖含量顯著增加到433±190μM(n=5)。該工作為第二代酶傳感器的在線電化學分析方法奠定了基礎，對與葡萄糖相關的生理病理過程的分子機制的研究有重要意義。⑵基于胺化電極的AA活體原位電化學分析:通過易操作、條件可控、步驟簡單的電化學方法對碳纖維電極表面進行胺化，從

5、而可以靈敏、選擇性測定AA，并成功用于電刺激過程中鼠腦AA含量變化的實時原位監(jiān)測。XPS表征結果表明，電化學胺化修飾將一級氨基團引入了電極表面結構，并且在較低電位下(-0.05 V vs.Ag/AgCl)，鼠腦內共存的其他活性物質對檢測結果沒有明顯影響?；铙w實驗結果表明，該方法在鼠腦中具有良好的選擇性以及對電刺激過程中AA變化有快速響應。由于該電化學電解胺化的方法具有操作簡便、重現(xiàn)性好、靈敏度高，且易于被生理病理學家掌握等優(yōu)勢，因此，此