固定化酶用于光纤生物传感技术的基础研究

摘要

检测人体中众多生物量对于疾病的预防和诊断治疗具有重要意义。葡萄糖和胆固醇是人体中最常见的两种生物量，检测葡萄糖（血糖）浓度对糖尿病患者的诊断与治疗具有极重要的临床意义，而检测胆固醇浓度有助于对心脑血管等疾病的预防和诊断治疗。随着科学技术的发展，对这些生物量检测的要求越来越高，衍生出众多科学检测技术，其中光纤生物传感技术凭借众多优势，在化学、环境、生物化学和生物医学等领域占有重要地位。在本文中，我们结合酶的固定化技术、智能水凝胶、光学系统设计构建了多种光纤葡萄糖传感器和光纤胆固醇传感器，研究了它们的性能，为多参数光纤生物传感器的研究打下基础。 本论文主要完成了以下几个方面的工作： （1）制备了多孔荧光SiO2纳米粒子，并对此进行表征。研究了多孔荧光SiO2纳米粒子固定化胆固醇氧化酶（COD）的最佳固定条件和最佳使用条件及其热稳定性、储存稳定性和操作稳定性。构建了基于多孔荧光SiO2纳米粒子固定化COD的光纤胆固醇传感器，研究了检测条件对传感器性能的影响，获得了最佳检测条件。该传感器在0-100mg/mL范围其滞后相移与胆固醇浓度具有较好的线性关系，标准曲线方程为：y=0.02600+0.002420x，相关系数R2=0.9948。研究了传感器的重复性和抗干扰能力，并对实际样品进行了检测。 （2）制备了水凝胶-固定化葡萄糖氧化酶（GOD）复合物，并对其进行了表征和性能测试。研究了外界因素对水凝胶-固定化GOD复合物性能的影响，并研究了其对葡萄糖催化氧化的“开-关”效应。设计和构建了基于水凝胶-固定化GOD复合物的光纤葡萄糖传感器，研究了测试条件对传感器性能的影响，对葡萄糖浓度进行温度可控检测，获得其标准曲线。传感器在50-600mg/dL的葡萄糖浓度范围内，其滞后相移与葡萄糖浓度关系的标准曲线为：y=0.02152+0.0005229x，相关系数为R2=0.9871。研究了该传感器的重复性和抗干扰能力，并对实际样品进行了检测。 （3）搭建了一套光学平台，以Ru(bpy)3Cl2和光泽精（N，N一二甲二叮呢硝酸盐）为指示剂，制备了基于多模光纤探头的光纤葡萄糖传感器，对葡萄糖浓度进行检测，获得了时序图和标准曲线，研究了该传感器的抗干扰能力。

目录

声明

第1章 绪论

1.1光纤生物传感器及其研究进展

1.2 温敏性智能水凝胶及其应用

1.3 固定化酶及其应用

1.4葡萄糖和胆固醇的检测

1.5 选题目的、意义和主要研究内容

第2章 多孔荧光SiO2纳米复合粒子固定化

2.1实验部分

2.2结果与讨论

2.3本章小结

第3章 基于固定化COD的光纤胆固醇传感器研究

3.1基于固定化COD的光纤胆固醇传感器的检测原理

3.2实验部分

3.3结果与讨论

3.4本章小结

第4章 水凝胶-固定化酶复合物的制备与性能研究

4.1实验部分

4.2结果与讨论

4.3本章小结

第5章 基于多模光纤探头的光纤葡萄糖传感器研究

5.1实验部分

5.2结果与讨论

5.3本章小结

第6章 总结和展望

6.1结论

6.2创新点

6.3展望

致谢

参考文献

作者在攻读硕士学位期间发表的学术论文