比率型电化学传感器在金属离子活体分析中的应用

Metal ions participate in many physiological processes. But, metal ions will cause many diseases at very low or high concentrations. Therefore, it is important to develop a sensitive and selective method that can determine the metal ions in vivo. This project aims to design and synthesize organic complexes selective for different metal ions and stable inner references for increasing the accuracy of the analysis. At the same time, metal nanomaterials with large surface area and high electrocatalytic activity were prepared to enhance the sensitivity for metal ions measurement. A novel ratiometric electrochemical sensor through assembled the organic complexes, stable inner references and metal nanomaterials were applied in detection of metal ions. Through combining the high selective, high sensitive and high accuracy method and microelectrode technique, metal ions in rat brains can be determined in vivo. The research can provide a effective method and technology for in vivo determination of metal ions and can provide the theoretical basis for study of physiological and pathological processes.

生物体内的金属离子直接参与多种生理过程，但金属离子浓度过高或过低则会引发多种疾病，因此，实时在体检测生物体内金属离子的浓度具有重要意义。本项目拟设计和制备对金属离子具有配位作用的有机化合物和电化学性质稳定的内参比分子，以提高分析的选择性和准确性；同时合成高比表面积的金属纳米材料，放大信号，提高分析的灵敏度。通过有机化合物和内参比分子在纳米界面的组装，构筑比率型电化学传感器。利用此高选择性、高灵敏度、高准确度的分析方法与微电极技术的结合，实现鼠脑内金属离子的活体分析。本研究将为生物体中金属离子的活体检测提供一种有效的分析方法与技术，并为研究生理病理过程提供理论基础和依据。

碳量子点作为一种新型的碳纳米材料，具有粒径小，低毒性，制样成本低等优点，因此，它在很多领域受到广泛关注。本论文的主要工作是基于传统的碳量子点提出新的制备方法和合成原料，在此基础上探究碳量子点光电性能的提升及其应用，具体工作如下：首先用马来酰亚胺和一水合柠檬酸作为碳源，通过水热合成的方法制备M/CDs；然后研究各种因素对碳量子点荧光强度的影响，并研究了M/CDs 在金属离子检测中的应用，实验结果表明金属银离子对M/CDs 有显著的荧光猝灭效果，且荧光强度和银离子浓度在0.1μM 至700μM 范围内有良好的线性关系，相关系数为0.9949. 实验结果也表明金属铁离子对M/CDs 也有荧光猝灭效果，且荧光强度和铁离子浓度在0.1μM 至3mM 范围内有良好的线性关系，相关系数为0.9976. 结果表明合成的M/CDs 可以有效地作为Ag+和Fe3+的检测工具。