新型液相色谱—电化学检测技术的研究及其在脑神经科学中的应用

【摘要】： 高效液相色谱-电化学检测技术自70年代诞生以来，由于其具有分离性能好、进样量少、灵敏度高等优点，已经成为化学、医学、生物、环境等领域的重要分析手段。二十一世纪是生命科学极大发展的时期，如何实现在体、实时、连续的监测微量和超微量的生物样品，对于生物、医药乃至生命科学的发展都具有重要的意义。大脑神经中枢的活动机理历来是生命科学研究的重大课题，人们一直期待着彻底揭示神经活动的奥秘，并在当前医学、药学和其它高新技术领域中加以应用。由于脑组织的功能和成分特别复杂，这对生物样品分析方法提出了更高的要求，液相色谱技术正好适应了这种发展的需求。但是，现有的液相色谱-电化学检测技术尚还存在着选择性和灵敏度等不尽人意的地方，因此，发展高性能的液相色谱-电化学检测技术，不仅对分析化学具有重要的意义，而且对生物学、医学以及整个生命科学的发展也具有重要的影响。本论文以新型液相色谱电化学检测器的研究开发为重点，采用液相色谱-电化学检测与微渗析取样联用技术，建立在生命体系中进行采样、分离和分析的新方法。研制了多种修饰电极用于液相色谱电化学检测器，提高了活体分析的灵敏度和选择性。将纳米材料电化学检测器首次用于实际病人脑脊液中多种单胺类神经递质和神经毒素的检测。微渗析取样技术和HPLC-ED技术的结合为在整体上研究大脑复杂功能过程中的化学调控提供了可能，对于脑生理和神经科学的研究具有重要的意义。论文主要包括以下几个方面： 1．新型微渗析取样-电化学检测装置用于大鼠脑内纹状体中抗坏血酸和5-羟吲哚乙酸同时测定的研究 研制了一种新型的微渗析取样-电化学检测装置，首次采用聚磺基水杨酸化学修饰微电极在新型微渗析取样系统中对大鼠脑内纹状体中的抗坏血酸和5-羟吲哚乙酸进行了同时检测。实验表明，该修饰电极对抗坏血酸和5-羟吲哚乙酸有很好的催化氧化效果，同时，利用新型微渗析取样装置对直接电化学检测和传统 摘要 微渗析取样中抗坏血酸和5一轻叫噪乙酸的浓度差异的原因进行了研究。通过微渗 析给药方式研究了NO释放剂一硝普钠对5一轻叫噪乙酸在大鼠脑中浓度变化的影 响，这对医学研究中控制和监测药物对神经递质的影响具有重要的意义。 2.TA几rOZ一Pd化学修饰电极用于高效液相色谱电化学检测大鼠脑微渗析液中单 胺类神经递质的研究与应用 首次研制了一种新型毛叼lr02一Pd化学修饰电极用于液相色谱电化学检测。 实验表明，该电极对多种单胺类神经递质及其代谢产物具有很好的催化作用，能 够选择性地通过多巴胺等阳离子而排除一些脑中高浓度阴离子的干扰。将该修饰 电极作为电化学检测器与高效液相色谱联用，有效地分离和检测了大鼠脑微渗析 液中的去甲肾上腺素、肾上腺素、多巴胺、3，4一二轻苯乙酸和5一轻色胺等神经递 质及其代谢产物。单胺类神经递质是调节机体生理活动的重要物质基础，是中枢 神经系统重要的信息传递物质，由于神经递质之间的生理和药理作用密切，因此 脑组织中不同神经递质的活体检测，对于脑生理和神经科学的研究具有重要的意 义。 3.微渗析活体取样与液相色谱一双电化学检测器联用同时测定帕金森氏病实验 动物脑内的单胺类神经递质和葡萄糖 研制了一种新型的液相色谱一双工作电极电化学检测系统，首次将新型离子 交换膜一过氧化聚毗咯膜和金溶胶分别修饰在不同的工作电极上，提高了电极检 测的灵敏度和选择性。采用微渗析活体取样结合液相色谱双电化学检测技术，用 于帕金森氏病实验动物脑内单胺类神经递质及葡萄糖含量的同时测定，取得了 满意的结果。同时，通过对帕金森病实验动物的药物治疗，对帕金森病产生的病 理进行了初步的探讨，分析了活体脑组织中单胺类神经递质及其代谢产物的变 化，为筛选新的、更有效的治疗帕金森病的药物提供了有用的分析方法。 4.碳纳米管修饰电极一液相色谱电化学检测用于帕金森氏病人脑脊液的研究 帕金森氏病是一种重要的中枢神经系统损伤疾病，但迄今为止，对该疾病病 理的研究还没有实质性的突破，究其原因一方面是大脑功能结构的复杂，另一方 摘要 面是相应的分析检测手段跟不上。论文本部分研制了新型的碳纳米管修饰电极， 实验表明，该修饰电极具有稳定的电化学行为和很高的灵敏度。当碳纳米管修饰 电极作为电化学检测器与高效液相色谱联用，结合临床医学，有效地分离和检测 了帕金森病人脑脊液中的多种单胺类神经递质及其代谢产物，这对临床医学中研 究中枢神经系统损伤病人脑内生命信息物质的分析提供了一种方便、灵敏的方 法。 5.掺饰纳米二氧化铅修饰电极色谱电化学用于帕金森氏症病人脑脊液中神经毒 素salsolinol，N一methylsa一solino一的应用研究 自从上一个世纪80年代初发现N一甲基一4一苯基一1，2，3，6四氢砒咤(MPTP)可 以导致帕金森氏病以后，外源性和内源性的神经毒素与帕金森氏病的关系就引起 了人们极大的关注。论文本部分研制了一种新型的掺饰纳米二氧化铅修饰电极作 为液相色谱电化学检测器，利用X射线衍射和扫描隧道显微镜对修饰电?