基于电光双向检测的NO时空微传感研究

生物体中的一氧化氮(NO)是一氧化氮合酶（NOS）内源催化产生的，有着广泛的生理功能。在致力于研究NOS的表达和作用的同时，通过监测NO的产生量来阐明NOS的活性也是非常重要的。本项研究提出基于电光双向检测的时空分析与NO微传感技术研究，以聚偶氮胭脂红、聚对苯撑乙烯等聚合物作为NO分子识别试剂，利用肖特基接触进一步提高微传感器的灵敏度；通过电光一体化微电极构造，实现电光双向检测；利用多通道电化学控制以及微电极组合实现NO原位时空分析。本项研究不仅对高灵敏度微纳米传感器的制备技术以及生物活体NO释放的时空监控具有重要的应用价值，而且对于NO临床分析、病理学研究、药物筛选以及发展生物医学信息的高质量获取和复杂体系生物微传感理论具有重要的意义。

本项研究开展了电光双向检测的NO微传感器研制的基础理论和生物应用研究。制备成功富勒烯C60-聚氢醌 (C60-PH2Q)光敏界面的NO光电化学传感器；纳米金修饰石英纤维电极的NO微传感器；富勒烯–石墨烯复合物及磷钨酸共沉积膜作为敏感膜的电化学传感器；碳纳米管/氧化钨杂化纳米膜NO生物传感器；偶氮染料-富勒烯-碳纳米载体光电复合高灵敏度生物传感器以及纸基纳米阵列等生物传感器。所获得的NO生物传感器都具有高灵敏度、高选择性、长期稳定性和良好的实用性。.在光电NO传感方面，研究了以光信号驱动传感器界面的异相电子转移，基于光电化学传感的光电转换特性，建立了以电化学分析仪测量光电转换产生的光电流/电压信号新方法。研究了NO的光电化学响应机理，发现富勒烯C60一类具有良好光电活性的半导体碳纳米材料的光电特性，证实了当材料受到能量大于其禁带宽度的光照射，电子会从价带跃迁到导带，并形成电子-空穴对。液相中高度活性的自由基分子NO得一个电子被还原。获得了导带上较高能量的电子会转移给溶液中的电子受体，使NO发生还原反应的机理。基于光诱导电子转移过程的光电化学传感技术，建立了光电免疫传感的高灵敏分析方法。.开展了新型电光双向检测NO微传感器的生物应用研究，如应用于监测小鼠活体肝组织中一氧化氮合酶在L-Arg的刺激下连续释放NO的代谢过程；测试了硝普钠和S-亚硝基-N-乙酰基青霉胺两种NO供体药物的NO释放监测，以及癌胚抗原的光电免疫传感检测等，取得了令人满意的结果。证实了电光微传感器具有较好的应用前景。.本项研究在国外有影响的杂志上发表了系列性研究论文，如美国化学会“Analytical Chemistry”和国际电化学会“Electrochimica Acta”等杂志。培养博士研究生2名。取得了预期成果。