【摘要】：癌癥是當前致死率較高的一種疾病，而癌癥的早期診斷能增加患者生還和治愈的比例。電化學分析具有靈敏度高、分析速度快、儀器簡單的優勢，在臨床醫學領域得到廣泛應用。微電極技術作為電化學分析的前沿領域，為人們進行細胞水平超靈敏檢測癌癥標記物、探索癌細胞的生理現象提供了強有力手段，對癌癥的早期檢測和相關的療效評估有著重大的意義。開發研制微電極體系的核心是尋找合適的電極材料、設計新型的電極結構。石墨烯具有良好的生物相容性、優異的物理性能和化學性能，并能被廣泛用于構建各種不同結構、形貌可控的新型多功能電極，因而在電化學生物傳感器領域掀起了一股研究熱潮。鑒于對癌癥標記物超靈敏、高精確度和快速檢測的應用需求，以及目前國內外在電化學傳感、微電極技術和石墨烯功能材料等方面的研究進展，我們開發了兩種基于三維多孔石墨烯修飾碳纖維的功能微電極，并構建了可用于超靈敏檢測癌細胞釋放H_2O_2的電極系統，開展其在癌細胞電化學檢測中的基礎應用研究。

首先本文提出一種創新的方法，即用離子液體1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸鹽([BMIM][BF_4])作為電解液電沉積石墨烯材料。由于離子液體具有較寬的電位窗口，從而能在較負電位-2 V條件下，實現三維(3D)多孔石墨烯在活化碳纖維(active carbon fiber，ACF)上的一步電沉積和電化學還原。[BMIM][BF_4]分子將通過自身的咪唑環與石墨烯片層間的陽離子-π和π電子對相互作用吸附在3D多孔石墨烯表面，為后續納米金屬顆粒的沉積提供成核活性位點并能作為模板調控粒子形貌。進一步在含Pt和Au的前驅體溶液中電沉積，在3D多孔石墨烯支架表面負載高密度、均勻分散的雙金屬PtAu納米顆粒。

由于電極上貴金屬納米顆粒與石墨烯之間的協同作用，使納米復合微電極在檢測H_2O_2時展現出高靈敏度、寬線性范圍、低檢測限和高選擇性等良好的電化學傳感性能。此外將微電極用于近細胞檢測癌癥標記物，測定活細胞釋放的H_2O_2的含量。分別對幾種不同的婦科惡性腫瘤細胞如乳腺癌細胞(MDA-MB-231、MCF-7)和宮頸癌細胞(Hela)進行測試，并與人正常的乳腺上皮細胞(HBL-100)的檢測信號進行對比，發現癌細胞釋放的H_2O_2量更多;用抗癌藥物順鉑(DDP)對癌細胞進行化療降低其細胞活性，之后再次測定其釋放H_2O_2量并與抗癌藥物處理前信號進行對比，發現電流信號也減弱。

根據這些檢測信號的差異可以達到檢測癌癥、識別不同類型癌細胞和評估化療療效的目的。在下一項研究工作中，我們采用兩種離子液體1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸鹽([BMIM][BF_4])和1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸鹽([BMIM][PF_6])混合液作為電解液，在-3 V電位條件下制備3D石墨烯修飾的ACF。利用吸附在石墨烯片層上的離子液體作為摻雜劑，將電極材料在高溫條件下進行熱處理，使離子液體中的B、N和P元素同時摻雜到石墨烯片層中，制備得到多元素共摻雜的3D多孔石墨烯修飾碳纖維微電極。

由于石墨烯的3D多孔結構、較高雜原子摻雜量以及不同摻雜元素之間的協同作用，電極對H_2O_2表現出高效的電催化和傳感性能。將微電極BPNF–ERGO/ACF進行近細胞檢測實驗，分別用于監測人乳腺癌細胞(MCF-7)、宮頸癌細胞(Hela)和人肝癌細胞(HepG2)釋放H_2O_2的動態過程。此外也將電極用于原位檢測人乳腺癌組織在應激條件下釋放H_2O_2的含量，對拓寬電極的應用平臺具有重大的研究意義。