[发明专利]一种用于检测谷氨酸浓度的非酶电化学传感器及采用其的检测方法

说明书

本发明提供了一种用于检测谷氨酸浓度的非酶电化学传感器及采用其的检测方法，所述的电化学传感器包括反应池，以及设置于反应池内的工作电极、辅助电极和参比电极；通过工作电极、辅助电极和参比电极构建三电极体系，对反应池内的待测溶液中的谷氨酸进行痕量检测；所述的工作电极为表面修饰有镍氧化物‑还原氧化石墨烯纳米材料的碳基电极。本发明以非酶电化学传感方式检测样品中低浓度的谷氨酸，对0.1nM‑1μM范围内的谷氨酸浓度也可以实现较高的电流响应，从而实现了对谷氨酸进行痕量检测的目的，为生物与医学应用领域中谷氨酸的痕量检测提供了非常廉价、快捷的方法，值得推广。

技术领域

本发明属于痕量检测技术领域，涉及一种非酶电化学传感器及采用其的检测方法，尤其涉及一种用于检测谷氨酸浓度的非酶电化学传感器及采用其的检测方法。

背景技术

谷氨酸是哺乳动物中枢神经系统内最主要的兴奋性神经递质，在学习记忆、神经发育等生命活动中发挥重要作用。在生理条件下，谷氨酸在脑内的浓度及分布受到严格调控以维持稳态。而病理条件下，特别是在一些严重的神经疾病如脑卒中、神经退行性疾病、精神分裂症、癫痫等的发病过程中，由于谷氨酸转运体的再摄取受到抑制，滞留在胞外的谷氨酸大量积聚，可从稳态水平的几个μM上升至几十μM，过度激活神经元上的谷氨酸受体，产生神经兴奋毒性并最终引起神经元死亡。对上述严重脑疾病所产生神经兴奋毒性的程度进行快速准确的评估，对于制定治疗方案、脑保护策略以及研发新药等都具有重要的意义。然而，已有的可用于检测脑组织或脑脊液样品中所含谷氨酸水平的方法大多需要昂贵的设备/装置，或操作/制备工艺复杂，在大范围技术推广方面仍然有较大的阻碍，因此成本低廉的、快速准确的检测手段是未来重要的发展方向之一。

目前，可用于检测脑组织中的谷氨酸主要包括：高效液相频谱、毛细管电泳法和电化学技术。前两种方法可以准确地检测样品中的谷氨酸含量，但都需要特殊的设备，而且操作较为繁琐，难以实现快速检测的技术目的。而电化学技术主要基于微型化的电化学电极的使用，电化学检测设备的价格相对较低，对待检测物质的选择性和敏感性较高、响应迅速，可用于快速精准地测定神经兴奋毒性的程度变化。

由于谷氨酸呈电化学惰性，因此针对谷氨酸的常规电化学检测主要借助酶基电化学传感器，如谷氨酸氧化酶修饰的电化学电极，通过对谷氨酸氧化产生的副产物过氧化氢(作为报告分子)进行检测，从而获得谷氨酸的浓度信息。尽管酶基传感器对检测物质具有较高的选择性和敏感性，但在实际操作中，制备工艺较为复杂，而且无法避免酶反应所固有的不稳定性或环境依赖性、低重现性等缺点。更重要的问题在于谷氨酸检测相关酶的成本过高，极大地限制了其在生物传感领域的应用。另一方面，谷氨酸非酶电化学传感器的发展较为迟滞。迄今，只有少数几种非酶传感器可用于谷氨酸检测。虽然在成本、制备工艺以及反应稳定性等方面具有明显优势，但这些传感器对谷氨酸的浓度检测范围普遍较高(100μM-8mM)，仍显著高于脑组织和脑脊液中的谷氨酸浓度(μM级别)。因此，这些非酶传感器无法应用于生物样品的检测。

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