糖尿病是當(dāng)前威脅全球人類健康的最主要的非傳染性疾病之一,其慢性并發(fā)癥所致的死亡率在不斷增加,給社會經(jīng)濟(jì)和公共醫(yī)療帶來了巨大的負(fù)擔(dān)。機(jī)體內(nèi)血糖和胰島素水平是糖尿病診斷和胰島細(xì)胞功能評價的基本指標(biāo),二者的聯(lián)合檢測對于糖尿病診斷和分型、胰島β細(xì)胞儲備功能評估等問題具有重要意義,因此開發(fā)一種能夠?qū)崿F(xiàn)血糖和胰島素耦合檢測的便攜式、商業(yè)化診斷設(shè)備將具有廣泛的應(yīng)用前景。本論文基于此問題,依據(jù)電化學(xué)檢測原理,并結(jié)合機(jī)器學(xué)習(xí)分類算法,對血糖和胰島素耦合檢測問題進(jìn)行了深入研究,并根據(jù)所測血糖和胰島素濃度值,提出了可用于糖尿病初步診斷和分型的理論預(yù)測模型。具體工作如下:（1）深入挖掘血糖和胰島素電化學(xué)檢測原理,搭建了電化學(xué)測量分析平臺,選擇絲網(wǎng)印刷電極作為傳感部件,并采用氫氧化鎳和電沉積技術(shù)對工作電極進(jìn)行修飾。通過掃描電鏡對電極修飾效果進(jìn)行表征,對修飾電極進(jìn)行電化學(xué)阻抗譜實驗,結(jié)果表明修飾電極具有良好的電活性,可用于葡萄糖與胰島素的定量檢測。（2）設(shè)計葡萄糖與胰島素的電化學(xué)檢測方案。從葡萄糖與胰島素的生物結(jié)構(gòu)出發(fā),結(jié)合電化學(xué)原理,采用循環(huán)伏安法和時間電流法對葡萄糖與胰島素溶液的濃度的進(jìn)行測定。實驗證明,上述... 

【文章來源】：燕山大學(xué)河北省

【文章頁數(shù)】：79 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

中國近幾十年糖尿病患病人數(shù)的增長率曲線[5]

凳斃鑰煞治?????膠偷閌劍?唇峁固匭鑰煞治?笮?分析儀和便攜式檢測儀，按照對人體的傷害程度則可分為有創(chuàng)、微創(chuàng)和無創(chuàng)三種類型[16]。采用的主要檢測原理有化學(xué)比色法、葡萄糖氧化酶電極測量法、葡萄糖脫氫酶電極測量法和電化學(xué)法等。武漢大學(xué)的何治柯教授[17]采用光刻法制備了一維和二維紙芯片，利用化學(xué)發(fā)光的方法實現(xiàn)了在紙芯片上檢測葡萄糖，并得到了較好的線性范圍和檢出限。韓國國立全北大學(xué)JoongHeeLee等人[18]通過納米雜交技術(shù)制作了一種摻雜石墨烯的合成納米金材料，并用于修飾電化學(xué)電極，電極制備過程如圖1-2所示。對葡萄糖的檢測結(jié)果證明該電極具有較寬的動態(tài)檢測范圍和較好的選擇性，但該方法成本高，電極制備過程復(fù)雜。愛爾蘭梅努特大學(xué)CarmelB.Breslin等人[19]將金納米粒子修飾在碳納米管表面，并將這種復(fù)合材料澆鑄在玻碳電極或者絲網(wǎng)印刷電極上，用于在中性環(huán)境下檢測葡萄糖，但方法成本較高，靈敏度低，普適性較差。印度韋洛爾理工大學(xué)AndrewsNirmalaGrace等人[20]提出利用CuO–N摻雜石墨烯材料修飾電極，構(gòu)建的電化學(xué)檢測系統(tǒng)可實現(xiàn)有干擾物存在下的葡萄糖檢測，目前僅在堿性環(huán)境下具有較好的檢測效果。圖1-2納米金葡萄糖檢測電極制備示意圖[18]1.2.2胰島素檢測的研究現(xiàn)狀以往的胰島素檢測主要采用放射免疫測定(Radioimmunoassay，RIA)，酶聯(lián)免疫吸附測定(EnzymeLinkedImmunoSorbentAssay，ELISA)和液相色譜質(zhì)譜(LiquidChromatographyMassSpectrometry，LC-MS)等方法[6]835。隨著生物傳感器的快速發(fā)展，已開發(fā)出不同的生物傳感策略用于胰島素檢測，包括表面等離子體共振、電化學(xué)發(fā)光、熒光、微流體裝置、電化學(xué)等，這些策略的實施僅需簡單的儀器設(shè)備，樣品消耗量低，不損壞檢測體系，能夠?qū)崿F(xiàn)快速分析，檢測

畚?-4-體采用葡萄糖氧化酶進(jìn)行標(biāo)記，待測胰島素樣品與一定濃度的抗體溶液進(jìn)行免疫反應(yīng)，未結(jié)合的GOx抗體結(jié)合物捕獲在固定有胰島素的玻璃板上，通過庫侖法檢測已結(jié)合的胰島素-胰島素抗體即可得知樣品中所含胰島素的含量。中國科學(xué)院蔡林濤等人[22]構(gòu)建了一種新的熒光能量轉(zhuǎn)移模型，可用于檢測復(fù)雜人血漿中的胰島素含量。該模型使用近紅外量子點和氧化的碳納米顆粒作為能量供體和受體，傳感器可以直接在人血漿中檢測胰島素，且不會產(chǎn)生光學(xué)干擾。清華大學(xué)化學(xué)生物實驗室[23]使用碳納米管來輔助胰島素檢測，其檢測過程如圖1-3b)所示。原始碳納米管的生物相容性和固有電導(dǎo)率使它們成為實現(xiàn)胰島素直接電化學(xué)和電催化的優(yōu)良生物傳感平臺，這種方法可以實現(xiàn)無需電極改性的胰島素檢測，并可以反復(fù)參與生物循環(huán)。a)利用免疫學(xué)檢測胰島素的原理圖[21]b)碳納米管輔助檢測胰島素過程[23]圖1-3胰島素檢測原理圖1.2.3血糖與胰島素耦合檢測的研究現(xiàn)狀葡萄糖和胰島素檢測技術(shù)的發(fā)展雖然相對獨立，但由于二者耦合測定在糖尿病臨床診斷中的需求越來越大，相關(guān)學(xué)科的交叉研究也越來越多，因此近年來國內(nèi)外研究團(tuán)隊也嘗試研究了可用于葡萄糖和胰島素耦合檢測的技術(shù)和裝置。日本先進(jìn)科學(xué)研究所SuguruShiohara等人[24]提出了一種基于自動化的小型免疫測定系統(tǒng)，該系統(tǒng)具有可批量制造、成本低和即用即拋等特點，用于測量全血樣品中的葡萄糖和胰島素。微芯片由簡單的微型隔膜泵和絲網(wǎng)印刷電極組成。芯片能夠執(zhí)行免疫分析的整個程序，包括樣品的裝載、清洗和試劑的裝載。不僅適用于糖尿病患者，也適用于一般人群。亞利桑那州立大學(xué)的JosephWang等人[25]描述了一種雙標(biāo)記生物免疫測定傳感器芯片，集成了基于酶和抗體的檢測方法，可同時進(jìn)行葡萄糖和胰島素的?

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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博士論文
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碩士論文
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本文編號：3390910