基于羧基殼聚糖功能化石墨烯構(gòu)建眼用葡萄糖生物傳感器.pdf

1、本文主要從以下幾方面進(jìn)行了論述：
　　第一部分 羧基殼聚糖功能化石墨烯的制備及表征
　　目的:運(yùn)用新型簡(jiǎn)便高產(chǎn)的方法，探索制備生物相容性佳，電化學(xué)活性性好，能夠直接用于構(gòu)建生物傳感器的功能化石墨烯材料。
　　方法:使用新型邊緣功能化球磨法技術(shù)，將鱗片石墨和羧基殼聚糖以1∶5的質(zhì)量比混合放入行星式球磨機(jī)高速球磨，經(jīng)過一系列的后續(xù)處理得到羧基修飾含氮的石墨烯材料。采用原子力顯微鏡(AFM)、掃描電子顯微鏡(SEM)、傅里葉

2、變換紅外光譜法(FTIR)、拉曼光譜法（Raman）、X射線光電子能譜(XPS)、X射線衍射圖譜(XRD)、核磁共振碳譜(C13 NMR)、水接觸角法等多種表征方法對(duì)產(chǎn)物進(jìn)行表征。通過導(dǎo)電率和拉曼光譜對(duì)制備條件進(jìn)行優(yōu)化。通過CCK-8細(xì)胞材料毒性試驗(yàn)評(píng)價(jià)材料的生物相容性。
　　結(jié)果:AFM、SEM、和Raman等結(jié)果均證明我們制備得到的羧基殼聚糖邊緣功能化石墨烯（Carboxylated chitosan edge functio

3、nalized graphene，CG）是具有單層或少層的石墨烯片層結(jié)構(gòu)。FTIR、XPS、XRD、Raman和NMR等理化性能表征結(jié)果說明制備的石墨烯材料富含羧基官能團(tuán)，含有一定比例的氮原子摻雜。導(dǎo)電率和拉曼光譜的結(jié)果顯示鱗片石墨和羧基殼聚糖在質(zhì)量比為1∶5，球磨時(shí)間為8小時(shí)的制備條件下得到的石墨烯質(zhì)量最佳。水接觸角和CCK-8試驗(yàn)結(jié)果顯示制備得到的石墨烯材料具有良好的親水性和眼部生物相容性，可以用于眼用生物傳感器的構(gòu)建。
　　

4、結(jié)論:球磨法制備出的羧基殼聚糖邊緣功能化石墨烯片層薄，富含羧基，含有一定比例的氮原子摻雜，生物相容性佳，有望應(yīng)用于眼內(nèi)生物傳感器。
　　第二部分 基于羧基殼聚糖功能化石墨烯制備的葡萄糖傳感器
　　目的:基于球磨法制備得到的高質(zhì)量的羧基殼聚糖邊緣功能化石墨烯(CG)直接構(gòu)建高性能葡萄糖生物傳感器。
　　方法:將10mg/ml的CG滴在鉑/ITO基片上，室溫干燥后，在含0.015M EDC和0.03M NHS的PBS緩沖溶

5、液中(pH=7)浸泡1小時(shí)活化羧基。然后在10mg/mL的葡萄糖氧化酶(GOx)溶液中浸泡1小時(shí)，通過CG上的羧基與葡萄糖氧化酶(GOx)中的氨基的共價(jià)鍵反應(yīng)，固定酶到CG電極。最后采用電化學(xué)循環(huán)伏安法(CV)確認(rèn)酶的負(fù)載，通過安培滴定法檢測(cè)傳感器各項(xiàng)性能。
　　結(jié)果: CV結(jié)果顯示有明顯的氧化峰，證明葡萄糖氧化酶被成功固定在電極表面。安培滴定法的結(jié)果顯示所組裝的葡萄糖傳感器具有非常高的性能，其檢測(cè)極限可達(dá)9.49μM，靈敏度高達(dá)

6、9.734μA·mM-1·cm-2，在12.5mM范圍內(nèi)保持很好的線性變化。所制備的葡萄糖傳感器的重復(fù)性、再現(xiàn)性和穩(wěn)定性均良好。
　　結(jié)論:基于CG材料制作的葡萄糖生物傳感器，制作方法簡(jiǎn)單，靈敏度高，檢測(cè)極限低，具有較好的重復(fù)性、再現(xiàn)性和穩(wěn)定性。
　　第三部分 眼用葡萄糖生物傳感器可行性評(píng)價(jià)
　　目的:將所制備的CG葡萄糖生物傳感器轉(zhuǎn)組裝成非侵入式角膜接觸鏡式葡萄糖傳感器，并對(duì)其在兔眼眼表配戴的安全性進(jìn)行評(píng)價(jià)。

7、　　方法:以ERG測(cè)試用的角膜電極為模版，采用sputter coating的方法在角膜電極中央部分組裝CG石墨烯微電極，并固定葡萄糖氧化酶，得到基于CG的角膜接觸鏡式葡萄糖傳感器。將其配戴在兔眼上，觀察配戴前后的眼壓變化和角膜熒光染色變化。再用CCK-8法，觀察生物傳感器材料對(duì)人眼角膜上皮細(xì)胞的存活率的影響，以綜合評(píng)價(jià)構(gòu)建眼用生物傳感器的可行性。
　　結(jié)果:能夠較好的在角膜電極上組裝CG生物傳感器，構(gòu)建角膜接觸式葡萄糖生物傳感器

8、。所制備的傳感器模型在兔眼上試戴情況良好。兔子戴鏡前，與戴鏡2小時(shí)、12小時(shí)、24小時(shí)后的眼壓無顯著統(tǒng)計(jì)學(xué)差異，均在正常范圍內(nèi)。兔子戴鏡前后的熒光素鈉染色情況良好，無明顯的眼表損傷。CCK-8法結(jié)果顯示四種濃度分別為5μg/ml、25μg/ml、50μg/m和100μg/ml的CG材料對(duì)人眼角膜上皮細(xì)胞的存活率均無明顯影響，說明CG材料對(duì)人眼角膜上皮細(xì)胞無明顯毒性。
　　結(jié)論:基于CG制作的非侵入型接觸鏡式眼用葡萄糖傳感器模型對(duì)兔