用于糖化血红蛋白检测的新型电化学生物传感器研究

The morbidity of Diabetes mellitus is on the increase and preceded only by cardio-cerebrovascular disease and tumour.As an effective index of screening, diagnosis and evaluation of therapeutic effects on diabetes mellitus, glycoslated hemoglobin is widely used in clinical practice.We focus on the determination of hemglobin and glycoslated hemoglobin by new electrochemical biosensors.Most importantly, design new electrochemical biosensors which based on ferrocene as a electrochemical probe,and according to the principle of molecule reaction with heme,synthesize ferrocene derivatives to prepare electrochemical biosensors and then determinate the concentration of glycoslated hemoglobin in human blood. The electron tranfer of biosensor and intelligentialized determination of glycoslated hemoglobion will be studied.

近年来，糖尿病发病率仅次于心脑血管疾病和肿瘤,且呈不断上升的趋势。血红蛋白由珠蛋白和血红素（电活性中心）组成，是血液中分子氧的载体，糖化血红蛋白是指血液中和葡萄糖结合的那一部分血红蛋白，是糖尿病控制、预测、筛选、诊断、疗效评估的有效检测指标。本项目拟以血红素为研究对象，以二茂铁为电化学探针，设计并合成新型电化学生物传感器，利用自组装方法将其固定在电极表面，电化学方法检测血红素，再根据血红蛋白和糖化血红蛋白之间的电化学信号差异，实现二者的快速准确检测。具体地：（1）合成二茂铁巯基氨基衍生物，通过酰胺键缩合血红素，电化学方法检测血红素的含量；（2）合成二茂铁巯基小分子肽，通过小分子肽与血红素进行分子间反应，电化学方法检测血红素的含量；(3)合成二茂铁铁硫簇类似物，与血红素中心的铁相互作用，形成铁硫蛋白，电化学方法检测血红素的含量。（4）探讨传感器的电子传递规律，实现糖化血红蛋白的智能化检测。

将具有良好电化学性质的二茂铁(Fc)作为电化学探针，与含有巯基的氨基酸、小分子多肽，如半胱氨酸(Cys)、还原型谷胱甘肽(ECG) 结合，合成二茂铁二甲酰半胱氨酸[Fc(Cys)2]，二茂铁甲酰谷胱甘肽(Fc-ECG)等含有巯基的二茂铁衍生物，研究这些二茂铁衍生物与血红素、血红蛋白的相互作用；并通过化学或物理方法将含有巯基的二茂铁衍生物固定在裸金电极上制备电化学生物传感器，建立电化学方法检测血红素、血红蛋白的平台，实现血红蛋白的定量检测。得到研究结果如下：（1）合成了Fc(Cys)2，Fc-ECG等二茂铁衍生物，并研究了它们的电化学性质；（2）Fc(Cys)2，Fc-ECG等二茂铁衍生物不仅具有良好电化学性质，而且是生物活性分子，在溶液中可与血红素、血红蛋白相互作用。（3）通过Fc(Cys)2和Fc-ECG等小分子，可以用简单的电化学方法，从分子层面上研究二茂铁衍生物与血红素、血红蛋白的作用；（4）基于Au-S键的特性，通过电沉积和溶液挥发法制备了固定含有巯基的二茂铁衍生物的电化学生物传感器，利用电化学传感器建立微分脉冲伏安法(DPV)和交流阻抗法（EIS）检测血红素、血红蛋白的平台，血红蛋白和传感器之间的电子传递正是基于Fc/Fc+之间的单电子氧化还原反应。所取得的结果进一步完善电化学传感器的理论和技术，丰富了血红蛋白的检测方法。糖化血红蛋白的检测及智能化正在探索和实施中。