一步構(gòu)筑生物傳感界面及其活體檢測(cè)應(yīng)用研究.pdf

1、探索腦神經(jīng)生理和病理的物質(zhì)基礎(chǔ)是多學(xué)科交叉的前沿研究領(lǐng)域，建立腦神經(jīng)化學(xué)物質(zhì)活體、實(shí)時(shí)、動(dòng)態(tài)分析方法，將為腦神經(jīng)生理和病理過(guò)程的化學(xué)本質(zhì)研究奠定基礎(chǔ)，對(duì)于從分子層次上認(rèn)識(shí)腦神經(jīng)過(guò)程的物質(zhì)基礎(chǔ)本質(zhì)，具有十分重要的生理和病理意義?；铙w電分析技術(shù)能實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)腦神經(jīng)化學(xué)物質(zhì)實(shí)時(shí)變化信息，具有選擇性好、時(shí)間分辨率高、可以連續(xù)檢測(cè)腦內(nèi)活性物質(zhì)的動(dòng)態(tài)變化等優(yōu)點(diǎn)，是腦神經(jīng)化學(xué)物質(zhì)監(jiān)測(cè)最有效的手段之一。而生命體系的復(fù)雜性和分子相互作用的多樣性對(duì)活體電分析技

2、術(shù)提出更高的要求。本文主要針對(duì)活體在線檢測(cè)和活體原位檢測(cè)中存在的重現(xiàn)性和穩(wěn)定性關(guān)鍵問(wèn)題，基于電化學(xué)基本原理和生物電化學(xué)傳感技術(shù)，在研究表面結(jié)構(gòu)與電催化性能關(guān)系的基礎(chǔ)上，合理設(shè)計(jì)并構(gòu)建具有高選擇性、靈敏性和穩(wěn)定性的傳感界面，并結(jié)合活體微透析技術(shù)以及微電極技術(shù)，建立和發(fā)展了重要腦神經(jīng)化學(xué)物質(zhì)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(xué)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(guò)程中以及AA在電刺激過(guò)程中的活體連

3、續(xù)變化規(guī)律，從而為腦神經(jīng)生理和病理過(guò)程物質(zhì)基礎(chǔ)的研究奠定基礎(chǔ)。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴基于酶型生物傳感器的活體在線電化學(xué)分析:通過(guò)合理設(shè)計(jì)和構(gòu)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(jìn)PMS/PS矩陣，從而簡(jiǎn)化生物傳感器的制備過(guò)程，并可獲得良好的重現(xiàn)性和穩(wěn)定性，實(shí)現(xiàn)了對(duì)葡萄糖、乳酸的雙組分測(cè)定。利用其一滴的特性，還實(shí)現(xiàn)了在陣列電極上多位點(diǎn)同時(shí)檢測(cè)葡萄糖。并且與微透析活體采樣技術(shù)連用，建立活體在線電化學(xué)

4、檢測(cè)系統(tǒng)(OECS)，研究了葡萄糖在水楊酸鈉誘導(dǎo)耳鳴過(guò)程中的連續(xù)變化規(guī)律。檢測(cè)結(jié)果表明鼠腦中葡萄糖的基礎(chǔ)含量為120±10μM(n=5)，施加水楊酸鈉誘導(dǎo)耳鳴后，聽(tīng)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?jìng)鞲衅鞯脑诰€電化學(xué)分析方法奠定了基礎(chǔ)，對(duì)與葡萄糖相關(guān)的生理病理過(guò)程的分子機(jī)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(xué)分析:通過(guò)易操作、條件可控、步驟簡(jiǎn)單的電化學(xué)方法對(duì)碳纖維電極表面進(jìn)行胺化，從

5、而可以靈敏、選擇性測(cè)定AA，并成功用于電刺激過(guò)程中鼠腦AA含量變化的實(shí)時(shí)原位監(jiān)測(cè)。XPS表征結(jié)果表明，電化學(xué)胺化修飾將一級(jí)氨基團(tuán)引入了電極表面結(jié)構(gòu)，并且在較低電位下(-0.05 V vs.Ag/AgCl)，鼠腦內(nèi)共存的其他活性物質(zhì)對(duì)檢測(cè)結(jié)果沒(méi)有明顯影響?；铙w實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，該方法在鼠腦中具有良好的選擇性以及對(duì)電刺激過(guò)程中AA變化有快速響應(yīng)。由于該電化學(xué)電解胺化的方法具有操作簡(jiǎn)便、重現(xiàn)性好、靈敏度高，且易于被生理病理學(xué)家掌握等優(yōu)勢(shì)，因此，此