论文摘要：肝素钠与凝血酶电化学生物传感器的研究

糖、蛋白质、核酸是涉及生命活动本质的三类重要的生物分子。20 世纪末，继基因组学、蛋白质组学之后，糖组学也日益受到了人们的关注。与蛋白质、核酸一样，糖类不仅是一种重要的生物大分子，是高密度的信息载体，而且也是基因信息的延续，是自然界中所有生命体的重要组成部分，在生命科学、生物化学、医学等研究领域中都具有举足轻重的地位。糖不仅可以多糖或游离寡糖的形式直接参与生命过程，而且可以作为糖复合物，如糖蛋白、蛋白多糖及糖脂等参与许多重要的生命活动。此外，糖复合物还与许多疾病如癌症、细菌和病毒感染等有着密切的关系，总之，糖类和蛋白质、核酸一起构成了生命过程的基本、核心的物质，它涉及到很多生命过程的主体方面，包括物质运输、能量转移及分子之间的相互作用，有关糖的研究将成为未来生命科学中的中心研究课题之一。因此，蛋白质和糖类的检测对人类疾病的预防、诊断和治疗具有很重要的现实意义，建立灵敏和选择性的糖或蛋白的测定方法具有重要的作用。电化学生物传感器由于具有灵敏度高、响应快、操作简便、仪器价格低廉等优点，在生物大分子的研究中广泛应用。因而电化学糖传感器和电化学适体传感器的研究成为了继免疫电化学传感器和DNA电化学传感器之后新的研究热点。
近年来纳米技术正在向各个学科各个领域全面渗透，与传统研究相结合，在纳米电子学、纳米材料学、纳米化学、纳米生物学等领域都发挥着重要的作用。金纳米粒子具有特殊的电学性质及良好的催化活性和生物分子亲和能力，在微电子器件的研制以及分析科学等方面具有十分重要的研究意义和广泛的应用前景。
本论文的研究目的是探索研究将纳米材料、特异性的分子识别物质与高灵敏的电化学检测技术相结合，建立简单的测定多糖、蛋白质的新方法和电化学生物传感器。发展具有高灵敏高选择性的电化学生物传感器，开拓生物传感器的研究和应用范围，为糖类与蛋白的疾病诊断和临床治疗提供具有潜在应用价值的分析器件，在生物分析和临床检测中具有一定的应用前景。
论文由前言和研究报告两部分组成。第一部分为前言，介绍了糖类和蛋白质的概念、生物学意义，以及在检测糖类与蛋白等方面的应用，概述了糖类的研究进展，总结了电化学交流阻抗技术和差分脉冲伏安分析方法的特点，最后阐述了本论文的研究目的和研究内容。
第二部分为研究报告部分，由两部分组成。
研究报告的第一部分为非标记型肝素钠电化学糖传感器的研究。基于多糖（肝素钠）与鱼精蛋白分子结合前后电子传递电阻的变化，构建了非标记定量检测多糖肝素钠的交流阻抗电化学传感器。利用电化学沉积方法制备金纳米粒子修饰玻碳电极，同时用共价键合方法将鱼精蛋白固定在金纳米修饰的玻碳电极上，研究鱼精蛋白与肝素钠的相互作用；通过扫描电镜对沉积在电极上的金纳米粒子进行了形貌的表征；考察了纳米金沉积玻碳电极组装的生物传感器和裸金电极上组装的传感器的测定肝素钠的线性范围和检出限，比较了二者灵敏度的差异。结果表明肝素钠与固定化的鱼精蛋白结合前后电子传递电阻Ret的改变值与肝素钠浓度在0.005 mg/mL~10 mg/mL 范围内呈良好线性，检出限为0.001 mg/mL，该方法简单、快速、灵敏、非标记，金纳米粒子沉积在玻碳电极上构建的传感器界面，大大降低了背景，并且基于金纳米粒子的多负载作用有效提高了肝素钠检测的灵敏度，对糖类的检测方法的研究有一定参考价值，有望应用于实际样品的检测、疾病的诊断和治疗，对临床医学和药理学研究具有重要的意义。
研究报告的第二部分为标记型电化学适体传感器的研究。以凝血酶为研究对象，凝血酶适体为分子识别物质，二茂铁为标记物，建立了一种基于微电极的二茂铁标记电化学适体传感器检测凝血酶的新方法。用电活性物质二茂铁（Fc）标记一端带有氨基另一端带有巯基的凝血酶适体，制得探针Fc-aptamer，然后通过适体上带的巯基将标记有二茂铁的适体自组装固定在自制的金微电极上，在含有高氯酸纳的缓冲溶液中进行差分脉冲伏安（DPV）测量，通过测量结合前后电化学信号的变化对目标凝血酶进行定量检测。结果表明峰电流与凝血酶的浓度在0.12 ~20 nmol/L 之间呈良好的线性关系，线性回归方程为I=14.89+6.696 c (c nmol/L)，r2=0.9926。检出限为0.06 nmol/L (S/N=3)。探索了微电极技术与标记技术结合用于电化学检测的分析新方法的可行性，发挥微电极技术与标记技术各自的优点，使我们要检测的蛋白质无须修饰，降低了检出限，使方法更接近于实际应用，该法测定简单、易行，灵敏度高，在临床分析中具有潜在的应用价值，有望用于实际样品或活体中凝血酶的检测，为检测凝血酶、临床疾病诊断、基因检测和药物筛选提供了具有潜在应用价值的分析器件，对生命科学和生物传感器的发展具有重要意义。

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