基于羧基殼聚糖功能化石墨烯構建眼用葡萄糖生物傳感器.pdf

1、本文主要從以下幾方面進行了論述：
　　第一部分 羧基殼聚糖功能化石墨烯的制備及表征
　　目的:運用新型簡便高產(chǎn)的方法，探索制備生物相容性佳，電化學活性性好，能夠直接用于構建生物傳感器的功能化石墨烯材料。
　　方法:使用新型邊緣功能化球磨法技術，將鱗片石墨和羧基殼聚糖以1∶5的質(zhì)量比混合放入行星式球磨機高速球磨，經(jīng)過一系列的后續(xù)處理得到羧基修飾含氮的石墨烯材料。采用原子力顯微鏡(AFM)、掃描電子顯微鏡(SEM)、傅里葉

2、變換紅外光譜法(FTIR)、拉曼光譜法（Raman）、X射線光電子能譜(XPS)、X射線衍射圖譜(XRD)、核磁共振碳譜(C13 NMR)、水接觸角法等多種表征方法對產(chǎn)物進行表征。通過導電率和拉曼光譜對制備條件進行優(yōu)化。通過CCK-8細胞材料毒性試驗評價材料的生物相容性。
　　結果:AFM、SEM、和Raman等結果均證明我們制備得到的羧基殼聚糖邊緣功能化石墨烯（Carboxylated chitosan edge functio

3、nalized graphene，CG）是具有單層或少層的石墨烯片層結構。FTIR、XPS、XRD、Raman和NMR等理化性能表征結果說明制備的石墨烯材料富含羧基官能團，含有一定比例的氮原子摻雜。導電率和拉曼光譜的結果顯示鱗片石墨和羧基殼聚糖在質(zhì)量比為1∶5，球磨時間為8小時的制備條件下得到的石墨烯質(zhì)量最佳。水接觸角和CCK-8試驗結果顯示制備得到的石墨烯材料具有良好的親水性和眼部生物相容性，可以用于眼用生物傳感器的構建。
　　

4、結論:球磨法制備出的羧基殼聚糖邊緣功能化石墨烯片層薄，富含羧基，含有一定比例的氮原子摻雜，生物相容性佳，有望應用于眼內(nèi)生物傳感器。
　　第二部分 基于羧基殼聚糖功能化石墨烯制備的葡萄糖傳感器
　　目的:基于球磨法制備得到的高質(zhì)量的羧基殼聚糖邊緣功能化石墨烯(CG)直接構建高性能葡萄糖生物傳感器。
　　方法:將10mg/ml的CG滴在鉑/ITO基片上，室溫干燥后，在含0.015M EDC和0.03M NHS的PBS緩沖溶

5、液中(pH=7)浸泡1小時活化羧基。然后在10mg/mL的葡萄糖氧化酶(GOx)溶液中浸泡1小時，通過CG上的羧基與葡萄糖氧化酶(GOx)中的氨基的共價鍵反應，固定酶到CG電極。最后采用電化學循環(huán)伏安法(CV)確認酶的負載，通過安培滴定法檢測傳感器各項性能。
　　結果: CV結果顯示有明顯的氧化峰，證明葡萄糖氧化酶被成功固定在電極表面。安培滴定法的結果顯示所組裝的葡萄糖傳感器具有非常高的性能，其檢測極限可達9.49μM，靈敏度高達

6、9.734μA·mM-1·cm-2，在12.5mM范圍內(nèi)保持很好的線性變化。所制備的葡萄糖傳感器的重復性、再現(xiàn)性和穩(wěn)定性均良好。
　　結論:基于CG材料制作的葡萄糖生物傳感器，制作方法簡單，靈敏度高，檢測極限低，具有較好的重復性、再現(xiàn)性和穩(wěn)定性。
　　第三部分 眼用葡萄糖生物傳感器可行性評價
　　目的:將所制備的CG葡萄糖生物傳感器轉(zhuǎn)組裝成非侵入式角膜接觸鏡式葡萄糖傳感器，并對其在兔眼眼表配戴的安全性進行評價。

7、　　方法:以ERG測試用的角膜電極為模版，采用sputter coating的方法在角膜電極中央部分組裝CG石墨烯微電極，并固定葡萄糖氧化酶，得到基于CG的角膜接觸鏡式葡萄糖傳感器。將其配戴在兔眼上，觀察配戴前后的眼壓變化和角膜熒光染色變化。再用CCK-8法，觀察生物傳感器材料對人眼角膜上皮細胞的存活率的影響，以綜合評價構建眼用生物傳感器的可行性。
　　結果:能夠較好的在角膜電極上組裝CG生物傳感器，構建角膜接觸式葡萄糖生物傳感器

8、。所制備的傳感器模型在兔眼上試戴情況良好。兔子戴鏡前，與戴鏡2小時、12小時、24小時后的眼壓無顯著統(tǒng)計學差異，均在正常范圍內(nèi)。兔子戴鏡前后的熒光素鈉染色情況良好，無明顯的眼表損傷。CCK-8法結果顯示四種濃度分別為5μg/ml、25μg/ml、50μg/m和100μg/ml的CG材料對人眼角膜上皮細胞的存活率均無明顯影響，說明CG材料對人眼角膜上皮細胞無明顯毒性。
　　結論:基于CG制作的非侵入型接觸鏡式眼用葡萄糖傳感器模型對兔