【摘要】：多巴胺(Dopamine，DA)是人類生理系統中啟動神經元信號傳導的神經遞質之一，其代謝異常會導致嚴重的神經系統變性疾病，人體內神經遞質的代謝水平在納摩爾級別，因此開發一種DA高效、靈敏的分析診斷技術至關重要。微電極具有尺寸小、電化學穩定等優點，在電分析檢測生物小分子領域具有獨特的優勢。相比金屬纖維和傳統的碳纖維材料，石墨烯纖維(Graphene Fiber，GF)具有比表面積大、結構可控、導電性高、穩定性和生物相容性好、機械強度高等優勢，在電化學生物傳感器中有著良好的應用前景。

本文以GF為基底，通過雜原子摻雜和陣列結構設計開發了兩種柔性功能化GF微電極，構建了超靈敏檢測DA的電化學傳感系統，探索了體液、神經細胞的應用研究。

本文的研究內容主要包括兩個方面:

(1)為了功能化GF并探索微流控技術在微量體液的檢測應用。以氧化石墨烯納米片為結構單元，植酸(Phytic Acid，PA)為磷源，采用濕法紡絲制備得PA摻雜GF。通過溶劑熱、高溫熱解，在磷摻雜(Phosphor doping)GF微電極上生長了四氧化三鈷納米線陣列(Cobalt tetroxide Nano Wire Array，Co_3O_4 NWA)。Co_3O_4 NWA大的比表面積和好的催化活性以及P-GF微電極良好的導電載體，使微電極展現出對DA良好的電催化活性，靈敏度達17.5μA cm~(-2)μM~(-1)，檢出限低至0.4μM。鑒于微流控芯片易集成的優點，制備一種電化學微流控傳感芯片，實現微量尿液中DA的靈敏檢測。

(2)為了進一步提高GF對DA電催化活性并探索神經細胞的檢測應用。以GF作為基底材料，通過溶劑熱、低溫磷化兩步得到磷化鈷納米線陣列(Cobalt Phosphide Nano Wire Array，Co P NWA)修飾GF微電極(Co P NWA/GF)。結果表明，在最優條件下，靈敏度達21.4μA cm~(-2)μM~(-1)，檢出限低至0.024μM。該微電極實現了人體尿液和血清中DA的靈敏檢測并原位檢測到在一定K~+濃度刺激下人神經瘤細胞SHSY-5Y釋放DA的電流信號，為神經系統性疾病的快速診斷與檢測提供了新的途徑。