[发明专利]基于磁性石墨烯仿酶性质的乙酰胆碱可视化检测方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种对乙酰胆碱可视化检测方法的构建，在技术上涉及材料学、光分析化学，生物传感等领域。

背景技术

乙酰胆碱（Acetylcholine，Ach）是一种神经元之间或神经元与效应器之间进行信息传递的神经递质，主要存在于生物体的外周神经系统和中枢神经系统。人的脑组织中有大量的乙酰胆碱，但乙酰胆碱的含量会随着年龄的增加而出现下降。正常老人比青年时下降30%，老年痴呆患者下降更为严重，可达70%～80%。当大脑中乙酰胆碱含量低于一定水平时，就会增加患上阿尔茨海默病的几率。阿尔茨海默病是一种慢性发展的致死性神经退行性疾病，临床表现为认知和记忆功能不断退化，日常生活能力逐渐减退，并伴随有各种精神病症状和行为障碍，对病人会造成极大的困扰。同样，帕金森症和多发性硬化等疾病的发生也和乙酰胆碱含量有密切关系。研究表明，富含乙酰胆碱的食物对患有阿尔茨海默病等和乙酰胆碱失衡有关疾病的患者非常有利。因此，乙酰胆碱作为人体非常重要的一种营养物质，已经被广泛的添加到食品当中，例如牛奶和保健食品等。因此实现对乙酰胆碱的定量检测对临床分析、食品工业、饲料添加剂等领域有重要意义。

目前，定量测定乙酰胆碱含量的方法大致可分为两大类：生物测定法和物理化学测定法。生物测定法的原理是基于某些生物组织对乙酰胆碱浓度的灵敏反应实现的。如蛙腹直肌等，在较低浓度乙酰胆碱作用下可发生收缩，而组织收缩的幅度在一定范围内与乙酰胆碱的浓度呈正比例。故可根据肌肉收缩的幅值实现对乙酰胆碱浓度的测定。但是生物测定法的灵敏度和特异性较差，如乙酰胆碱使不同标本产生的反应可被有关的酯类所干扰。因而，近几十年，乙酰胆碱的生物测定方法的发展没有明显进步。物理化学测定法的原理有很多，具体测定方法有多种。传统的色谱方法用于乙酰胆碱含量检测已被广泛研究，如气相色谱与火焰离子检测器联用法（GC–FID）和高效液相–电化学检测器联用（HLPC–ED）法以及液相色谱–带电喷雾离子源的质谱仪联用法（LC/ESI–MS/MS）等，其中GC–FID最早应用于乙酰胆碱的定量检测。GC–FID法通过检测叔胺类化合物含量来确定乙酰胆碱的含量，检测限可达0.02 nM。传统的色谱法在实际用中都存在操作复杂、样品处理费时、灵敏度与特异性不够、设备昂贵等缺点。近年来，一些对大型设备依赖性较低的方法，如荧光法和化学发光法等被用于实现乙酰胆碱检测。然而，此类传感器费用高、保质期短以及制备过程冗长等缺点，鉴于这些检测方法所存在的局限性，发展简单、快速、经济、有效的乙酰胆碱检测新方法已成为迫在眉睫的重要研究课题。比色检测是分析科学领域的一个重要方面，其关键就是把检测事件转变成颜色变化。比色检测与传统检测相比有很大的优势，尤其是在操作性、经济性和实用性等方面。比色法可以通过肉眼直接识别反应溶液颜色变化，不需要昂贵或者复杂的仪器，操作非常简便，因此可应用于现场分析和即时诊断。

纳米材料具有小尺寸效应、表面效应和量子尺寸效应，展现出特殊的光学、电学及磁性等性能，在荧光分析、催化反应及生物传感中有广泛应用。随着纳米材料的发展，能够催化底物使溶液产生颜色变化的纳米材料越来越多。例如：金纳米粒子具有独特的依赖于尺寸、形状和结构的光学性质，其聚集或再分散会导致胶体溶液颜色的变化，因此被广泛应用于比色传感；一些具有模拟酶催化活性的金属氧化物纳米颗粒，能够催化过氧化物酶底物的氧化反应而产生颜色变化。比色检测可以利用这些颜色变化应用于生物医疗诊断和环境监测。