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葡萄糖是自然界分布最广且最为重要的一种单糖,是活细胞的能量来源和新陈代谢中间产物,在人体新陈代谢过程中起着至关重要的作用,在生物学领域具有重要地位,其在人体内含量的多少直接决定着人体是否健康。近些年来,糖尿病已经引起了社会的普遍关注,糖尿病会增加人体重大疾病的发病率,例如引发心脏、神经、血管疾病等,严重时会导致病人残疾或死亡。多年来,医学界一直致力于对糖尿病的研究。因此,人体中血糖含量的检测方法研究在临床医学上具有非常重要的意义。其中,电化学安培检测法是检测葡萄糖及其代谢产物的一种重要方法。本工作旨在研究测定葡萄糖及其代谢产物的电化学传感器,并应用于人体中实际血样的含量测定。本论文的工作主要包括两部分:
1.采用模板法和电沉积技术在电极表面制备出一种多孔的纳米氧化铜薄膜。此方法增加了材料表面的多孔性,使得反应物质更容易到达材料表面发生反应,同时也提高了电子反应速率,可以实现灵敏检测,具有较低的检出限。制备出的修饰电极具有机械和化学稳定性,并被应用于构建安培法非酶葡萄糖生物传感器。由于具有很高的有效面积和特殊的微观环境,这种多孔氧化铜薄膜在碱性环境中对葡萄糖的氧化具有很高的电催化活性。同时,该传感器也很好的消除了一些和葡萄糖共存的常见物质的干扰,如抗坏血酸、尿酸、多巴胺等,所以可以实现人体血清样品的准确测定。
2.制备出氧化石墨烯并将其分散于磷酸缓冲溶液中。采用循环伏安法,直接电沉积氧化石墨烯,在玻碳电极表面得到还原后的石墨烯薄膜。晾干后采用单电位阶跃法电沉积一层对过氧化氢具有很强催化作用的普鲁士蓝薄膜。之后将电极放入溶有葡萄糖氧化酶的壳聚糖溶液中,采用单电位阶跃法电沉积一层含有葡萄糖氧化酶和壳聚糖的杂化膜。实验结果表明,石墨烯的引入有助于提高电子转移速率和催化活性,电沉积普鲁士蓝后,该电极对过氧化氢具有较强的电化学传感能力。之后引入葡萄糖氧化酶和壳聚糖形成的杂化膜,构建出葡萄糖传感器。该传感器具有较高的灵敏度,稳定性好,抗干扰能力强,可应用于实际血清样品分析。