基于电化学传感的飞行人员健康安全筛查技术研究

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随着人民生活水平的提高,民航业也迎来了重要的发展机遇。飞行安全是民航业发展中永恒的主题。航空飞行事故的影响因素有很多,导致航空事故的主要原因可以分为以下几类:人为因素、机械故障和环境因素。在构成民航飞行安全系统的诸多因素中,人为因素导致的重大飞行事故所占的比例越来越高,被认为是最重要的因素。飞行人员处于民航飞行活动中的核心,其在飞行中保持良好的健康状态是整个航班安全的基础,而飞行作业人为因素中飞行人员的身体状况更是飞行安全的重要保障。对于飞行人员这类特殊群体而言,保持身体处于良好的状态是十分必要的,一旦有疾病的发生和发展,就将给飞行人员的飞行工作带来多重隐患,严重时甚至威胁飞行安全。由于飞行职业的特殊性,飞行人员患疾病的原因有很多,外界因素即特殊的航空环境,如高空缺氧、飞行噪音和高空气压不稳定等。内在因素即心理、精神和身体状态层面,飞行工作的高强度、高操作性以及高危险性,使飞行人员容易受到应激事件干扰,特异性反应系统平衡失调,影响自主神经功能,导致飞行人员神经精神类疾病的产生,而飞行人员日常体能训练不足、飞行工作长期的高强度、不合理的膳食结构及内分泌及代谢紊乱均会导致飞行人员脂肪肝引起的肝硬化和肝癌逐见增多。因此,飞行人员的健康筛查是至关重要的。多巴胺作为重要的神经递质,是介导人类精神活动的物质,其功能和结构的异常能够导致很多神经精神疾病的发生。而CD44可以作为肿瘤干细胞的标志物,用于判定肝硬化、肝细胞癌的发生。本文通过高效、便捷的电化学检测方法实现飞行人员疾病标志物的快速检测,具体内容如下:1.基于氮、硫掺杂Nb2C-MXene纳米片(NS-Nb2C)构建了飞行人员神经精神性疾病标志物多巴胺的电化学检测平台。以硫脲为氮、硫引入源,通过对Nb2C的一步处理,成功合成了氮、硫共掺杂Nb2C。杂原子掺杂策略可以将氮、硫引入MXene纳米片,同时诱导MXene层间间距增加、比表面积增大和电导率增强。利用所制备的NS-Nb2C/Nafion/GCE研究了标志物多巴胺的电化学行为,该传感界面不仅利用了Nb2C独特的二维纳米片形态,具有更大的表面积和导电率,而且还利用了杂原子掺杂提供了更多的电化学活性位点。所制备的传感器能够实现多巴胺高灵敏检测,检测下限为0.12μmol/L。此外,所制备的传感器具有优异的性能,实现飞行学员血清样品的高灵敏度检测,为飞行人员神经精神疾病标志物多巴胺检测提出了便捷、有效的新方法。2.构建了用于飞行人员肝硬化、肝细胞癌标志物CD44的快速灵敏检测的电化学免疫传感平台。以新型二维碳化物纳米材料(V2C-MXene)为基础,通过电沉积获得贵金属纳米粒子(Au NPs)进行电极的修饰,提高传感器灵敏度和选择性。合成骨架内封装了大量亚甲基蓝信号分子的氨基化双金属有机框架复合材料(MB@NH2-Fe-Zn-MOF)作为信号探针并利用血小板膜(PM)修饰电极表面的新型仿生传感平台,PM具有良好的抗蛋白吸附性,可以提高电极表面生物相容性,保证传感器的高灵敏度检测。利用抗原-抗体的特异性结合和亚甲基蓝分子的电化学响应信号,实现标志物CD44的精准检测。所构建的MB@NH2-Fe-MOF-Zn/Ab2/CD44/Ab1/PM/Au NPs/d-V2C/GCE免疫传感器具有低的检出限1.4 pg/m L和宽的线性范围0.5~500 ng/m L,还具有优异的选择性、良好的重现性和长期稳定性。飞行学员血清样品的实验进一步证明了免疫传感器的实用性,为肿瘤标志物的临床检测提供了一种新型有效思路,为飞行人员的健康安全评估提出了便捷、有效的新方法。
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