中级分析化学实验：综合与设计性实验

实验编号：U20S08100

关键词：微流控便携式电化学装置，设计，应用，葡萄糖氧化酶，乙酰胆碱酯酶

（一）内容介绍

本虚拟仿真实验分为3个模块，模块1，设计微流控便携式电化学装置；模块2，微流控便携式电化学装置的应用（葡萄糖氧化酶）；模块3，微流控便携式电化学装置的应用（乙酰胆碱酯酶）。

模块1，设计微流控便携式电化学装置

微流控模块化分析装置可以分解为流片、垫片、滤纸片以及丝网印刷电极四个组成部分，将四部分组装在一起，就是一个小型的检测芯片。

模块2，微流控便携式电化学装置的应用（葡萄糖氧化酶）

葡萄糖酶与葡萄糖间存在着选择专一性，能够催化氧化葡萄糖，通过电信号能够反映出酶的生物活性；而银离子的存在能够抑制葡萄糖氧化酶的活性，造成葡萄糖氧化酶中毒，活性变小，葡萄糖的氧化分解生成过氧化氢变少，引起电化学信号——过氧化氢氧化峰电流变小，从而直观地以电信号反映出了酶活性的大小；利用EDTA与银离子的络合作用，可使葡萄糖氧化酶的活性恢复，从而响应电流信号变大；通过电流归一化处理进而可计算出酶活性及银离子的浓度。

模块3，微流控便携式电化学装置的应用（乙酰胆碱酯酶）

首先将乙酰胆碱酯酶固定在滤纸片上，固定好测试装置，将底物乙酰硫代胆碱通过检测池，电化学工作站上显现出硫代胆碱氧化电流值。用抑制剂有机磷使乙酰胆碱酯酶中毒，形成磷酰化胆碱酯酶，降低了乙酰胆碱酯酶的活性，从而阻碍其对乙酰硫代胆碱的水解作用，降低的电流值更能直观的体现出变化。根据电流之间的变化，计算出抑制剂有机磷的含量。

（二）实验的特色和亮点

本项目通过基于微流控便携式电化学装置测试酶的活性及抑制剂含量检测虚拟仿真实验，设计开发一套纸基微流控电化学测试虚拟仿真装置，让学生全程体验从微流控设备的设计到样品性能测试分析的完整过程，培养学生在微流控装置检测方面前沿科学研究能力。解决传统实验样品高毒性、高污染性、样品微量、高精密性操作要求等难题。学生将置身于较为逼真的虚拟实验场景中，利用虚拟技术完成整个实验操作，实现学生点击实验装置和仪器设备，进入具体实验操作过程，设置相关问题和互动环节，演示和训练评测相互结合。快速掌握国内外微流控设备设计搭建及生物酶检测的前沿知识，同时也可以用于电化学、生物化学、药物化学等专业检测分析领域培训学习。学生通过实验操作，提高其动手能力和解决分析问题的能力，为高科技复合型人才的培养打下坚实的基础。