开题报告内容:(包括拟研究或解决的问题、采用的研究手段及文献综述,不少于2000字)
- 拟研究或解决的问题
糖尿病是我国常见的疾病之一,由于胰岛素作用障碍致使病人代谢紊乱。近年来,糖尿病的发病率显著增加,而且糖尿病难以完全治愈,只能通过检测血糖水平,采取相应措施进行控制。所以,人体血液中葡萄糖含量的测定是诊断糖尿病的前提,故设计出对人体血液中葡萄糖含量进行快速精确检测的葡萄糖传感器是本课题拟研究及解决的问题。
二、采用的研究手段
本课题的研究手段是通过设计构建石墨烯基的生化传感器,利用其荧光特性与苯硼酸盐化合物的相互作用前后的荧光性质的改变与苯硼酸盐与糖分子的反应,通过荧光分析方法实现对糖类物质的定量检测。
三、文献综述
糖类是人类生命必不可少的能源物质,是生物体能量的传递者。假设糖的传递受到破坏,则可能导致多种疾病的发生。如肾性糖尿、纤维囊肿、糖尿病甚至癌症等的产生。糖尿病是我国常见的疾病之一,临床主要标志为高血糖。目前,临床应用中只能通过检测血糖水平,采取相应措施进行控制。所以,人体血液中葡萄糖含量的测定是诊断糖尿病的前提,故能对人体血液中葡萄糖含量进行快速精确检测的葡萄糖传感器,一直受到科研工作者的青睐。
石墨烯是一种由sp2杂化的碳原子组成的二维平面纳米材料,规整的石墨烯是由六元环单元交织组成,具有蜂窝式的网状平面结构,厚度仅有0.35nm。石墨烯作为一种新型的碳材料,具有良好的物理、化学及机械性能,例如它有巨大的比表面积、好的电子迁移率、导热导电性能良好、机械强度高,良好的柔靭性和不渗透性等。正因如此,自从2004年被发现以来,石墨烯由于其出色的物理化学性质,在科学和技术领域得到了广泛的关注,一跃成为近几年来科学工作者研究的热门材料。由于其很容易用其它物质通过共价或非共价作用修饰,使其在葡萄糖生物传感器中展现出广阔的应用前景。
氧化石墨稀(GO)是石墨烯的衍生材料,具有二维薄层碳纳米结构,并且含有较多羧基、羟基、环氧基等含氧基团。与石墨烯的sp2碳原子杂化的理想结构不同,氧化石墨稀的碳原子有sp2和sp3杂化两种方式。这个结构上的差异也使得氧化石墨稀与石墨稀的性质有所差别,尤其表现在GO的光学特性上,因为GO的能带更小GO在红外/近红外、可见光和紫外区具有固有突光和可变荧光的特性,这个特性使得GO在医药和纳米传感器领域具有广阔的应用前景。
苯硼酸就是一类含苯环的硼酸化合物,苯硼酸化合物具有较好的稳定性、较高的反应活性,而且可以降解为对环境友好的硼酸,已被广泛应用于物质的分离纯化、各类催化剂的制备及新型传感器的构建。苯硼酸类化合物重要的化学性质之一就是能够与多羟基物质,如糖类进行可逆的结合生成硼酸酯。因此,苯硼酸及其衍生物被广泛应用于生物传感器的制备,用于对糖蛋白的识别、分离和纯化等生物学、医学领域,应用前景非常广阔。
荧光分析法优点众多,例如较高的灵敏度、较好的选择性、省时省力等,因而近年来在痕量分析领域的重视程度极高,应用普遍。大多数糖类物质并不能产生突光,这就要求设计合成的苯硼酸化生物含有荧光基团或者强发色团,当其与糖分子结合后,使得体系的荧光性质发生改变,基于此种改变便能设计出灵敏度较高的糖分子荧光探针,实现对糖的定性和定量检测。荧光法检测糖有以下突出的优点:第一,荧光法是非侵入性的,对样品不具破坏性;第二,通过荧光强度及其峰位置的变化可以非常直观且快速地观察到客体(糖类)的存在,灵敏度较高、检测极其方便;第三,专一性或选择性强,可设计合成某一特定的荧光传感器用以针对某种糖分子,以提升检测的选择性。
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