***脑化学物质实时分析系统

作为***,大脑是运动,感觉,情感等生命活动的中心。因此,脑科学的研究对于理解和认识各种***生理和病理过程的本质具有极其重要的意义。脑功能的***信号传递绝大多数需要多种***化学物质的共同参与,包括***递质(如***酚胺、谷氨酸,y-氨基丁酸,乙酰、***肽等)***调质(如抗坏血酸等),能量物质(如葡萄糖、乳酸、ATP等),离子(如H'.K* ,Na',Ca'*,CI等)以及其它重要的***分子(如H,O, ,H,S,NO等)[1.2]。因此,建立和发展新的分析化学的原理和方法,在层次实现脑化学的动态监测,将极大推动对脑功能和脑***分子机制的研究。

***脑化学物质实时分析系统代氧化酶型生物传感器

代氧化酶型生物传感器是利用О。作为氧化酶的电子受体,通过检测酶催化反应过程中H.0,的生成量,进而实现被测物浓度及其变化的传感分析。尽管目前大部分氧化酶型生物传感器是基于该原理研制而成,但是该类生物传感器仍面临诸多问题[*。一方面,0。作为酶催化反应的电子受体,其浓度随环境的波动将会影响传感器信号的稳定性;另一方面,H.0。的电化学氧化通常具有较高的过电位,而脑内共存的其它物种,如多巴胺及其代谢产物、抗坏血酸等,在此高电位下也能发生电化学氧化反应,进而干扰测定;虽然检测H0。的还原电流能够避免以上物质氧化的干扰,但由溶解氧电化学还原而产生的干扰仍是一个不可回避的问题。

***脑化学物质实时分析系统电化学催化剂

对底物进行识别和传感过程中,脱氢酶型生物传感器通常需使用外加辅酶和电化学催化剂。将三者稳定地固定于电极的表面,形成一体化的传感器,这是该领域研究的挑战之一。通常情况下,电催化剂可通过吸附或电化学聚合的方式固定在电极表面,脱氢酶亦可通过表面吸附或交联的方式固定在电极表面。但将三者在电极表面进行有效的复合,形成有利于酶与辅酶、辅酶与电催化剂之间有效电子传递的生物电化学表界面是其关键。围绕这些问题, Yu等[?合成了NAD'作为对离子的离子液体,利用该离子液体和MCG分子与单壁碳纳米管(Single-walled carbon nanotubes ,SWNTs)之间的相互作用,制备了以MG为电化学催化剂的凝胶。由于SWNTs的存在,所制备的凝胶具有很好的导电性,有利于MG的电子转移。而且,该凝胶可通过研磨的方式固定于电极的表面,从而简化了制备方法骤,有效降低了不同传感器之间的差异。通过结合脱氢酶(如葡萄糖脱氢酶) ,即可制备基于脱氢酶的电化学生物传感器。

***脑化学物质实时分析系统基于谷氨酸合成酶的生物传感

除了氧化酶和脱氢酶作为生物识别元件被广泛应用于电化学生物传感领域之外,自然界还存在着种类繁多的其它酶类,如固氮酶、氢化酶等,它们被应用于能源转换,电催化以及电合成等领域。针对目前基于氧化酶和脱氢酶的电化学传感器面临的一系列问题,基于其它酶类的电化学生物传感原理的设计和构筑显得尤为重要。谷氨酸合成酶是固氮过程中实现氨同化反应的关键酶,仅存在于微生物和高等植物部分***中,并参与相应的氨基酸代谢和光转换等过程。目前,谷氨酸合成酶的晶体结构已被解析,但其在电催化领域的研究尚未被报道。2018年,Wu等[M]将蓝藻***中的铁氧化还原蛋白和以铁氧化蛋白为电子供体的谷氨酸合成酶在大肠体内完成重组和表达。该谷氨酸合成酶主要由氨基转移酶中心,黄素单核苷酸(Fl***in mononucleotide , FMN)和铁-硫结合中心组成。