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【摘要】:多巴胺(Dopamine,DA)是人類(lèi)生理系統中啟動(dòng)神經(jīng)元信號傳導的神經(jīng)遞質(zhì)之一,其代謝異常會(huì )導致嚴重的神經(jīng)系統變性疾病,人體內神經(jīng)遞質(zhì)的代謝水平在納摩爾級別,因此開(kāi)發(fā)一種DA高效、靈敏的分析診斷技術(shù)至關(guān)重要。微電極具有尺寸小、電化學(xué)穩定等優(yōu)點(diǎn),在電分析檢測生物小分子領(lǐng)域具有獨特的優(yōu)勢。相比金屬纖維和傳統的碳纖維材料,石墨烯纖維(Graphene Fiber,GF)具有比表面積大、結構可控、導電性高、穩定性和生物相容性好、機械強度高等優(yōu)勢,在電化學(xué)生物傳感器中有著(zhù)良好的應用前景。
本文以GF為基底,通過(guò)雜原子摻雜和陣列結構設計開(kāi)發(fā)了兩種柔性功能化GF微電極,構建了超靈敏檢測DA的電化學(xué)傳感系統,探索了體液、神經(jīng)細胞的應用研究。
本文的研究?jì)热葜饕▋蓚€(gè)方面:
(1)為了功能化GF并探索微流控技術(shù)在微量體液的檢測應用。以氧化石墨烯納米片為結構單元,植酸(Phytic Acid,PA)為磷源,采用濕法紡絲制備得PA摻雜GF。通過(guò)溶劑熱、高溫熱解,在磷摻雜(Phosphor doping)GF微電極上生長(cháng)了四氧化三鈷納米線(xiàn)陣列(Cobalt tetroxide Nano Wire Array,Co_3O_4 NWA)。Co_3O_4 NWA大的比表面積和好的催化活性以及P-GF微電極良好的導電載體,使微電極展現出對DA良好的電催化活性,靈敏度達17.5μA cm~(-2)μM~(-1),檢出限低至0.4μM。鑒于微流控芯片易集成的優(yōu)點(diǎn),制備一種電化學(xué)微流控傳感芯片,實(shí)現微量尿液中DA的靈敏檢測。
(2)為了進(jìn)一步提高GF對DA電催化活性并探索神經(jīng)細胞的檢測應用。以GF作為基底材料,通過(guò)溶劑熱、低溫磷化兩步得到磷化鈷納米線(xiàn)陣列(Cobalt Phosphide Nano Wire Array,Co P NWA)修飾GF微電極(Co P NWA/GF)。結果表明,在最優(yōu)條件下,靈敏度達21.4μA cm~(-2)μM~(-1),檢出限低至0.024μM。該微電極實(shí)現了人體尿液和血清中DA的靈敏檢測并原位檢測到在一定K~+濃度刺激下人神經(jīng)瘤細胞SHSY-5Y釋放DA的電流信號,為神經(jīng)系統性疾病的快速診斷與檢測提供了新的途徑。