【摘要】：碳纤维微电极(CFME)因具有极小的电极尺寸而具备高时空分辨率和高检测灵敏度，可对生物体内多种组分进行无损的定量分析。本文通过对CFME进行多种改性修饰提高CFME的抗干扰性能、抗污染性能、检测灵敏度和选择性，具体阐述了四种CFME修饰方法，将修饰后的CFME应用于生物样品检测，并进一步探究了其检测机制，具体内容如下:第1章阐述了自微电极检测体系建立的两个多世纪以来，微电极检测系统的发展和应用，并对微电极、碳纤维微电极、电化学分析方法、电极的表面改性修饰、电极改性材料以及电化学分析方法的实际应用进行了详细说明。


第2章采用恒电位沉积法在1.5 V初始电位下对新制备的CFME及被毒化的CFME进行电化学氧化刻蚀，发现经该法处理的CFME在神经递质检测中的峰电流显著增加。本章进一步研究了在纯水中进行电化学氧化刻蚀的CFME的活化机理。该方法再生的CFME非常稳定且具有良好的重现性，有望应用于复杂生物微环境监测中被污染电极的活化与再生。第3章采用一步恒电位沉积法在碳纤维微电极表面沉积氧化石墨烯量子点(GQDs)，并在修饰电极表面包覆一层Nafion膜，得到Nafion/GQDs/CFME。将Nafion/GQDs/CFME应用于多巴胺、肾上腺素(E)、去甲肾上腺素的检测，在一定浓度范围内，DA、E、NE的氧化峰电流与其浓度呈现良好的线性关系。该修饰方法重现性好，电极稳定性佳，电极制备方法简单，可应用于实际血液样品中儿茶酚胺类神经递质的含量测定。第4章优化已有的球形纳米金合成方法，实现在简单条件下合成粒径可控的球形纳米金，采用一步恒电位沉积法在碳纤维微电极表面沉积尺寸不同的球形纳米金颗粒，得到纳米金修饰的碳纤维微电极(GN/CFME)，并分别对多巴胺(DA)、去甲肾上腺素(NE)、抗坏血酸(AA)、铁氰化钾等在修饰前后电极表面的电化学行为进行了研究。


结果表明该修饰电极可以通过静电排斥，排斥荷负电的物质，同时催化荷正电物质的电化学响应，实现选择性测定，并可应用于实际生物样品检测。第5章建立了一种对活体芦荟储水凝胶组织中芦荟多糖进行在体实时动态检测的电化学方法。将纳米金粒子修饰的碳纤维微电极插入活体芦荟植株凝胶中，对不同光照条件下芦荟植株中的芦荟多糖进行在体动态监测，从而评价植株应激外界环境下芦荟多糖含量的实时变化。实验结果表明，纳米金粒子修饰后的碳纤维微电极对芦荟储水凝胶组织中芦荟多糖具有显著的电催化活性，不同光照环境下芦荟植株中芦荟多糖含量的动态变化具有显著的统计学差异。成功将修饰电极应用于芦荟植株中芦荟多糖动态变化进行在体实时监测，发展了一种监测植物光合作用程度的快捷检测手段。