基于荧光猝灭效应的光纤葡萄糖生物传感器的研究

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光纤生物传感技术是一门新兴的交叉学科,在医学、生物工程、食品工业和环境监控等方面有广阔的应用前景。光纤葡萄糖传感器在临床诊断(特别是糖尿病)和基础医学研究等领域中有着极其广泛的应用前景。目前对于葡萄糖的各种检测方法都有灵敏度不高,响应较慢等缺点,不能满足实际需要,因此很有必要研究一种灵敏度高,响应快的检测方法。 本文对检测葡萄糖含量的荧光式光纤生物传感器进行了大量的实验研究,以期实现对葡萄糖进行快速检测。主要内容包括以下方面: 1、研究了溶液状态下游离葡萄糖氧化酶的催化特性,得到了游离葡萄糖氧化酶催化葡萄糖的最适pH,最适缓冲液浓度以及最佳催化温度等基础条件。 2、对葡萄糖氧化酶(GOD)固定的载体进行了研究,在载体选择上选择了醋酸纤维素(CA),玻璃微珠/光纤,溶胶凝胶体系等三种载体并比较了固定GOD的效果,结果表明CA膜为载体比较适合日后光纤葡萄糖传感器实用化的需要。 3、对适合固定GOD的CA膜的制备进行了系统的研究,尝试了倾注法和盐析法制备CA膜并比较了固定GOD的效果。实验结果表明:盐析法制备的CA膜固定GOD的效果更佳,但是由于此法制备CA膜成品率低,不适合日后光纤葡萄糖传感器传感膜的批量生产,比较适合用于实验室固定GOD的CA膜的制备。 4、CA薄膜的结构、固定条件和反应条件等因素对固定化酶膜的活性具有重要影响:我们对共价法和共价-交联法固定化过程中所有的固定步骤都进行了详细的研究,研究了活化条件、戊二醛、牛血清白蛋白、葡萄糖氧化酶的浓度、固定化时间、GOD固定后的稳定性等影响因素并且做了最优化。经过比较发现,共价-交联法是固定GOD的最优方法。 5、在上述研究的基础上用醋酸纤维素为载体固定荧光试剂(钉(Ⅱ)—联吡啶)作为荧光试剂并设计了一种基于荧光猝灭效应的光纤葡萄糖生物传感器。我们用蓝光LED作为激发光源,激发光(416nm)通过Y型光纤到达固定有荧光试剂的传感器探头上(浸没在葡萄糖溶液中),使荧光试剂产生荧光。被分子氧猝灭后的荧光寿命用较为先进的“锁相放大”技术检测,然后由葡 武汉理工大学硕士学位论文萄糖和氧的对应关系可以实现对葡萄糖溶液的检测。研究了该传感器的传感特征、响应时间、检测范围、传感器的稳定性和重复性等相关性能参数,得到以下结果:葡萄糖溶液与滞后相移有较好的线性关系,检测的最适pH值在6.0一7.0之间;检测范围是50m留di一500m留di;灵敏度较高,响应时间为30sec左右;传感器的可以保持良好活力10周;对传感器进行的重复性测试表明本传感器的相对偏差为士5.9%,尚可基本满足临床检测需要。
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