抗坏血酸活体、在线电化学分析新方法研究

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生命科学的快速发展给分析化学带来越来越多的挑战和机遇,两学科的交叉而产生的生命分析化学正在成为众多学科研究的热点领域。而脑神经化学过程电分析化学的研究作为生命分析化学研究的主要研究领域之一,已经成为电分析化学、脑神经科学等多学科研究的前沿课题。本论文在系统分析和比较了电化学分析方法在脑神经化学过程研究中应用的基础上,针对脑神经化学过程电分析化学研究中存在的关键问题,以生理活性物质抗坏血酸活体、在线、实时电化学分析为研究的切入点,开展了脑神经化学过程的电分析化学研究。具体工作可以概括如下:   1)实现了碳纳米管在电极上的有序组装,并研究了抗坏血酸和多巴胺在组装碳纳米管电极上的电化学行为。利用硝酸和硫酸混酸切割的碳纳米管表面带负电荷的性质,将其和具有正电荷性质的聚二烯丙基二甲基氯化铵(PDDA)通过静电作用逐层组装在基底电极上;利用组装碳纳米管电极对于抗坏血酸的电化学催化氧化性质,建立了在多巴胺存在下选择性测定抗坏血酸的电化学分析新方法。扫描电镜、石英微天平、紫外—可见、循环伏安结果表明,基于层层组装制备的碳纳米管电极具有碳纳米管在电极表面覆盖度均匀、修饰量可控等优点。该工作为抗坏血酸的选择性活体、在线、实时电化学分析奠定了基础。   2)在前一工作的基础上,探讨了抗坏血酸在碳纳米管上的电化学氧化机理,发现在碳纳米管上,抗坏血酸的电化学氧化过程被明显加快,并在此基础上,实现了抗坏血酸在碳纳米管电极上的选择性电化学氧化。结合活体微透析技术,提出并建立了抗坏血酸的活体、在线电化学分析新技术和新方法。该方法具有很好的选择性、稳定性和重现性。大鼠活体实验结果表明,正常状态下大鼠纹状体透析液中的抗坏血酸浓度为5.0±0.5μM(n=5),在鼠脑全缺血4小时后,纹状体中抗坏血酸的浓度降低了50±10%。   3)基于碳纳米管电极对于抗坏血酸电化学氧化的催化作用,我们研制了碳纳米管修饰碳纤维微电极,并建立了大鼠纹状体中抗坏血酸的微电极活体伏安分析法。活体动物实验的结果表明,大鼠纹状体中抗坏血酸的浓度为0.2±0.05mM。当体外分别微注入抗坏血酸和抗坏血酸氧化酶时,纹状体中抗坏血酸的水平随之升高和降低。   4)基于环盘电极技术,建立了抗坏血酸和谷氨酸两组分同时测定的微透析活体取样-在线电化学分析新方法。碳纳米管修饰的盘电极用于抗坏血酸的电化学分析,谷氨酸脱氢酶、抗坏血酸氧化酶以及亚甲基绿和碳纳米管复合物修饰的环电极用于谷氨酸的分析。方法具有很好的选择性,并且两电极间没有交叉干扰。该方法的建立为脑神经系统中抗坏血酸和谷氨酸立体交换作用的研究奠定了基础。
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