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根据最新的统计数据,在全球范围内排名前10的癌症中,前列腺癌(PCa)有非常高的发病率(第二)和死亡率(第五)。因此在早期阶段便诊断出患者是否患有PCa就显得非常重要,有助于降低PCa患者的死亡率,提高患者的生活质量。2009年,Sreekumar及其同事发现血清或尿液中的肌氨酸浓度水平与前列腺癌的侵袭行为呈正相关性,预示肌氨酸可能是PCa的生物标记物。由于肌氨酸在人体内的浓度非常低,而且有诸多干扰物质(抗坏血酸,尿酸等)的存在,使得它的检测方法变得复杂。相比于大型质谱类仪器,生物传感器比较简单且低成本。然而,当分析物的浓度在微摩尔/升范围内时,电流型生物传感器常用的抗干扰涂层(Nafion或Chitosan)并不能很好地消除那些共存的电活性干扰物质产生的干扰信号,导致电流信号失真。因此,我们希望提高肌氨酸传感器对干扰物质的抵御能力,研制简便、快速和准确的电化学肌氨酸传感器。这对于尿液或血浆中低浓度的肌氨酸检测具有重要意义,有助于PCa的快速筛查、预测与诊治。我们所作的具体工作如下:(1)基于负载铂纳米颗粒的介孔膦酸镍的电流型肌氨酸传感器在这项工作中,我们介绍了一种基于负载铂纳米颗粒的介孔膦酸镍(Pt/MNP)的肌氨酸传感器的制备策略。介孔结构的Pt/MNP存在着堆叠而形成的狭缝孔,孔直径分布在8-24 nm。Pt/MNP具有较大的比表面积(283 m2 g-1),平均孔径(BJH)为16.038 nm,孔体积(BJH)为0.537 cm3 g-1。基于Pt/MNP的肌氨酸传感器有较好的检测能力,对肌氨酸的线性检测范围为5~40μM,检出限0.24μM(S/N=3),灵敏度为123.51μA m M-1cm-2。此外,基于Pt/MNP的肌氨酸传感器对真实血清样品中的干扰物质也有较好的抗干扰表现。(2)基于负载铂纳米颗粒的介孔膦酸钼的电流型肌氨酸传感器在本小节,我们介绍了基于负载铂纳米颗粒的介孔膦酸钼(Pt/OIHMMP)的具有强抗干扰能力的肌氨酸传感器。基于Pt/OIHMMP的肌氨酸传感具有高的灵敏度(16.35μA m M-1,231.5μA m M-1 cm-2),低检出限(0.13μM)和宽线性范围(1~70μM)的特点,可以实现对血清中低浓度肌氨酸的灵敏检测,对良性前列腺增生病患(1~3μM)同样适用。与此同时,我们还发现载体纳米材料的表面电势在排除阴离子干扰方面可能起着重要作用。以100μM抗坏血酸的测试结果为例,同等条件下使用Nafion和Chitosan做抗干扰膜时,来自抗坏血酸的残余干扰信号分别为17.36%和24.38%,而修饰Pt/OIHMMP时来自抗坏血酸的残余干扰信号仅为3.21%。此外,在真实血清生理样品测试中该肌氨酸传感器也展现出良好的性能。(3)基于磷酸锰与聚(3,4-乙烯二氧噻吩)@聚(吲哚-6-羧酸)电化学共沉积的电流型肌氨酸传感器综合第一章和第二章测试结果,我们认为抗干扰能力可能与表面电荷密度有关。为了确认这一点,我们进行了一项验证性试验。在本小节中,我们介绍了一种简单的微波辅助合成磷酸锰(Mn PO4)的方法,随后采用浸渍还原法,将铂纳米颗粒负载到Mn PO4上,最后将其与3,4-乙烯二氧噻吩(EDOT)和吲哚-6-羧酸(IA)共同沉积在玻碳电极(GCE)上。在优化条件下,SOx/PEDOT-IA/Pt/Mn PO4/GCE具有宽线性范围(1-55μM)和较低的检出限(0.11μM),以及较低的施加电势0.25 V(vs.SCE)。以抗坏血酸(AA)为例,将裸露的GCE对100μM AA的响应电流信号定义为100%。同等条件下使用Nafion和Chitosan做抗干扰膜时,来自AA的残余干扰信号分别为19.74%和27.56%,而修饰PEDOT-IA/Pt/Mn PO4时来自AA的残余干扰信号仅为6.91%。与Nafion和Chitosan相比,共沉积的PEDOT-IA/Pt/Mn PO4具有更好的抗干扰能力。此外,我们发现表面电荷密度与抗干扰能力呈一定的正比关系,可以通过改变表面电荷密度来加强生物传感器的抗干扰能力。