棉花碳纤维复合材料传感界面的构建及对细胞氧化应激的相关研究

论文摘要

超氧阴离子自由基（O2·-）是活性氧（ROS）的典型代表之一,它的动态变化可以提供丰富的生理、病理信息。因此,O2·-的高灵敏及准确检测对于相关疾病的早期诊断和预防具有重要意义。氮掺杂棉花碳纤维不仅保留了一般碳材料导电性较好等电化学性能,此外其含大量的含氧官能团且比表面积大,可以作为一种有效的负载基质。本文利用氮掺杂棉花碳纤维优异的电化学性能结合银纳米粒子好的催化性,构建了性能优异的电化学传感器用于检测O2·-,并实时监测活细胞中O2·-的释放。主要研究内容如下:（1）首先,利用脱脂棉和尿素在优化的条件下制备氮掺杂棉花碳纤维（NCF）,然后在氮掺杂棉花碳纤维修饰电极的表面电沉积银纳米粒子（AgNP）,从而构建了一种新型的电化学传感器。由于AgNP/NCF复合材料结合氮掺杂棉花碳纤维优异的导电性和银纳米粒子（AgNP）的强催化性能,故基于AgNP/NCF复合材料构建的传感器性能十分优异,对超氧阴离子的检测限低且线性范围宽。本实验利用AgNP/NCF/GCE监测正常和氧化应激两种不同情况下细胞中O2·-的释放。更重要的是,我们研究了药物抗氧化剂清除O2·-的能力,为预防氧化应激相关疾病提供了新的策略。（2）基于上一部分实验的基础上进行改性,本部分实验我们采用简单的化学还原法制备粒径小且分散均匀银纳米粒子（AgNP）,并与氮掺杂棉花碳纤维（NCF）进行复合形成NCF-Ag复合材料。利用该复合材料构建了一种新型的用于监测癌细胞释放超氧阴离子（O2·-）的电化学传感器。由于银纳米粒子好的电催化活性及氮掺杂棉花碳纤维比表面积大,导电性好等优势,本工作构建的电化学传感器灵敏度高,对O2·-具有良好的线性范围（7.59×10-14～7.22×10-5M）和低的检测限（2.53×10-14M）。更为重要的是,所构建的传感器成功用于原位监测常氧与缺氧两种不同状态下胶质瘤细胞（U87）中O2·-的释放,并探究了抗氧化剂对缺氧性细胞损伤的保护作用。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1. 绪论
•   1.1 活性氧概述
•   1.2 超氧阴离子
•     1.2.1 超氧阴离子的产生方法
•     1.2.2 超氧阴离子的检测方法
•     1.2.3 超氧阴离子电化学传感器
•   1.3 碳材料概述
•     1.3.1 生物质碳材料概述
•     1.3.2 生物质碳材料的组成
•     1.3.3 生物质碳材料的制备方法
•     1.3.4 生物质碳材料的功能化
•   1.4 本课题研究思路及其创新点
• 2. 基于棉花碳纤维复合材料的超灵敏电化学传感器监测细胞超氧阴离子的释放
•   2.1 前言
•   2.2 实验部分
•     2.2.1 仪器
•     2.2.2 试剂
•     2.2.3 氮掺杂棉花碳纤维（NCF）复合材料的制备
•     2.2.4 超氧阴离子传感器的制备
•     2.2.5 超氧阴离子的合成
•     2.2.6 细胞培养
• 2^·-'>    2.2.7 电化学检测细胞释放的O₂^·-
•   2.3 结果与讨论
•     2.3.1 AgNP/NCF/GCE的表征
• 2^·-在AgNP/NCF/GCE上的电化学响应'>    2.3.2 O₂^·-在AgNP/NCF/GCE上的电化学响应
• 2^·-传感器性能的研究'>    2.3.3 O₂^·-传感器性能的研究
•     2.3.4 抗氧化剂清除超氧阴离子能力的研究
•   2.4 结论
• 3. 银-棉花纤维传感界面的构建及抗氧化剂对缺氧性细胞损伤保护作用的研究
•   3.1 前言
•   3.2 实验部分
•     3.2.1 仪器
•     3.2.2 试剂
•     3.2.3 银-氮掺杂棉花碳纤维复合材料（NCF-Ag）的制备
•     3.2.4 超氧阴离子传感器的制备
•     3.2.5 超氧阴离子的合成
•     3.2.6 细胞培养
• 2^·-'>    3.2.7 电化学检测细胞释放的O₂^·-
•   3.3 结果与讨论
•     3.3.1 NCF-Ag/GCE的表征
•     3.3.2 超氧阴离子在AgNP/NCF/GCE上的电化学响应
•     3.3.3 超氧阴离子传感器性能的研究
•     3.3.4 抗氧化剂对缺氧性细胞损伤的保护作用
•   3.4 结论
• 参考文献
• 攻读硕士期间论文发表及科研情况
• 致谢

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 武调弟

导师: 刘秀辉

关键词: 棉花碳纤维,银纳米粒子,超氧阴离子,氧化应激,电化学传感器,抗氧化剂,缺氧性损伤

来源: 西北师范大学

年度: 2019

分类: 基础科学,工程科技Ⅰ辑,医药卫生科技

专业: 生物学,化学,生物医学工程

单位: 西北师范大学

基金: 国家自然科学基金项目

分类号: R318;O657.1

DOI: 10.27410/d.cnki.gxbfu.2019.000800

总页数: 74

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