论文题目：基于纳米催化材料的小分子生物标志物传感器
摘要：人体内小分子生物标志物浓度的异常往往与多种疾病的发生高度相关,因此小分子生物标志物浓度的检测在疾病诊断与人体健康状态的监测中发挥着极其重要的作用。传统检测小分子生物标志物的方法主要有气相色谱法、荧光法、酶联免疫标记法等,这些方法具有高灵敏度和选择性,但操作复杂,所需检测时间长,需要昂贵大型仪器以及专业人员进行操作,在床旁即时检测的应用方面有一定的局限性。电化学生物传感器由于其操作简单、成本低廉、响应迅速、高灵敏、易携带等特点,已广泛应用于临床诊断、环境监测、食品安全和科学研究等多个领域。近年来,纳米材料与电化学传感器的联用进一步提高了其分析的灵敏度、稳定性与选择性。本文设计并合成了两种纳米催化材料作为改性材料修饰一次性丝网印刷电极,分别用于神经递质5-羟色胺和激素胰岛素的电化学检测。1.通过热还原法合成六元高熵合金纳米颗粒负载到石墨烯纤维上,将此纳米复合物作为改性材料修饰电极,用循环伏安法和安培法两种电化学方法表征其电化学活性并对其性能进行评估,用于检测血清中神经递质5-羟色胺的含量。该电极对5-羟色胺的氧化反应过程表现出良好的催化活性,氧化电流与5-羟色胺的浓度在0.01～50.0μM范围内呈现良好的线性关系,检出限为10 n M。同时,该电化学生物传感器还具有很高的选择性,可以将干扰物与5-羟色胺区分开来。该传感器被证明可在真实人血清样品中检测5-羟色胺,在临床诊断和神经科学研究方面具有应用潜力。2.使用微波法合成石墨烯状氢氧化镍纳米片,并复合碳黑材料来增强电化学性能,用于制备胰岛素电化学传感器。通过材料配比和背景溶液酸碱性方面的优化实验,得出最佳检测条件为氢氧化镍纳米片和碳黑质量比为1:1,背景溶液p H值为13。氧化电流在0.01～100μM胰岛素浓度范围内具有良好的线性关系,检出限为2.6 n M。此传感器具有良好的选择性,可以特异地检测胰岛素。同时,该电极重现性好,确保了实验结果的一致性。此传感器可用于测试β细胞INS-1E上清液中的胰岛素含量,有望用于糖尿病治疗药物的筛选与评估。文章中将一次性可抛弃式丝网印刷电极与纳米催化改性材料结合,利用电化学工作站进行电化学表征,响应速度快,避免了样品污染,且在检测中所需要的测试样品和真实样本仅需5～10μL,在临床检测和药物评估方面有很大的应用潜力。
关键词：小分子生物标志物;电化学生物传感器;非酶催化材料;电化学检测
学科专业：生物化学与分子生物学
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 引言
1.2 电化学检测方法
1.2.1 循环伏安法
1.2.2 差分脉冲伏安法
1.2.3 计时电流法
1.3 电化学生物传感器的常见种类
1.3.1 基于酶的电化学生物传感器
1.3.2 电化学免疫抗体生物传感器
1.3.3 基于核酸适配体的生物传感器
1.3.4 非酶纳米材料作为催化剂的电化学传感器
1.4 生物小分子检测
1.5 丝网印刷电极的应用
1.6 本课题的提出
第2章 高熵合金纳米材料检测5-羟色胺的电化学传感器
2.1 引言
2.1.1 5-羟色胺的作用
2.1.2 常见的5-羟色胺电化学传感器
2.1.3 实验研究内容的提出
2.2 实验部分
2.2.1 实验试剂与仪器
2.2.2 高熵合金纳米颗粒的合成及表征
2.2.3 电极制备
2.2.4 5-羟色胺电化学检测
2.3 结果和讨论
2.3.1 PtPdRhRuIrNi@GNF催化材料的表征
2.3.2 基于HEA的5-羟色胺传感器的电化学催化检测性能
2.3.3 5-羟色胺的直接检测
2.3.4 选择性和重现性
2.3.5 直接检测真实样本中的5-羟色胺
2.4 结论
第3章 利用纳米氢氧化镍直接检测细胞分泌的胰岛素
3.1 引言
3.1.1 胰岛素与糖尿病
3.1.2 检测胰岛素的常见方法
3.1.3 本实验所用方法
3.2 实验部分
3.2.1 实验试剂与仪器
3.2.2 氢氧化镍纳米片的合成及表征
3.2.3 电极制备
3.2.4 胰岛素电化学检测
3.3 结果与讨论
3.3.1 氢氧化镍纳米片表征
3.3.2 基于氢氧化镍纳米片的胰岛素传感器
3.3.3 胰岛素检测条件优化和电化学表征
3.3.4 传感器的选择性和重现性
3.3.5 利用此传感器测试细胞样品
3.3.6 研究不同药物对胰岛素分泌的影响
3.4 结论
第4章 总结与展望
参考文献
致谢