一種檢測多巴胺的修飾電極及其制備方法和應用的制作方法
【專利摘要】本發明公開一種檢測多巴胺的修飾電極。該修飾電極包括基底電極，以及附著在基底電極上的金納米和經色氨酸功能化的石墨烯。該修飾電極對多巴胺（DA）在一定濃度范圍內具有良好的線性電化學響應，且不受抗壞血酸（AA）和尿酸（UA）的干擾，對多巴胺的檢出限為0.056μM。
【專利說明】一種檢測多巴胺的修飾電極及其制備方法和應用
【技術領域】
[0001]本發明屬于電化學分析領域，具體涉及一種檢測多巴胺的修飾電極及其制備方法和應用。
【背景技術】
[0002]多巴胺(DA)是哺乳動物中樞神經系統中重要的神經遞質，它在機體內的濃度變化與精神活動有直接關系，它的含量的改變會導致一些疾病如帕金森病。因此對其測定方法的研究具有重要意義。
[0003]由于DA具有較好的電化學活性，可用電化學方法測定其含量，與其他分析方法相t匕，電化學分析法具有靈敏度高、檢測分析速度快、操作方便等優點，但存在檢測時干擾比較多的問題，如共存于人體內的抗壞血酸(AA)和尿酸(UA)同樣具有良好的電化學活性，AA和UA存在會影響DA的直接測定，因此，需要對電極進行修飾以提高檢測電極的選擇性。
【發明內容】
[0004]本發明的目的是提供一種不受AA和UA影響的檢測多巴胺分子的修飾電極。
[0005]本發明實現上述目的所采用的技術方案如下:
一種檢測多巴胺的修飾電極，該修飾電極包括基底電極，以及附著在基底電極上的金納米和經色氨酸功能化的石墨烯。
[0006]進一步，所述金納米的粒徑優選為30_50nm。
[0007]上述修飾電極的制備方法，包括:
(1)將石墨烯加入色氨酸溶液中混合超聲I?50小時后，離心分離，得到經色氨酸功能化的石墨稀；
(2)將經色氨酸功能化的石墨烯滴涂在基底電極上，然后再將基底電極置于氯金酸溶液中，進行電沉積，得到所述修飾電極。
[0008]進一步，所述色氨酸與石墨烯的質量比優選為(I?20):1。
[0009]進一步，電沉積時，沉積電位為-0.4V?-0.9V，沉積時間為50?150s。
[0010]上述修飾電極用于定量檢測多巴胺。
[0011]進一步，所述修飾電極用于定量檢測含抗壞血酸、尿酸和多巴胺的溶液中的多巴胺。
[0012]本發明的修飾電極對多巴胺的檢測線性范圍為5X 10_7?7.35X 10_5和
7.35X10-5 ?4.llX10_4mol/L，線性方程分別為 Ipa1= 0.0622-0.5129c (R = -0.9934)；Ipa2= -28.0133-0.0851c (R = -0.9921 )，檢出限為 5.6 X 1(T8 mol/L，且檢測不受抗壞血酸、尿酸的干擾，具有良好的選擇性。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0013]圖1為修飾電極表面的掃描電子顯微鏡圖片。
[0014]圖2為修飾電極表面的掃描電子顯微鏡能譜圖。
[0015]圖3為不同修飾電極檢測多巴胺(DA)的對比循環伏安圖。
[0016]圖4為不同濃度下的多巴胺(DA)差示脈沖伏安圖。
[0017]圖5為電流與多巴胺濃度變化線性關系圖。
[0018]圖6為有抗壞血酸和尿酸存在下的不同濃度時DA差示脈沖伏安圖。
【具體實施方式】
[0019]以下結合優選實施例和附圖對本發明做進一步詳細說明，應當理解，此處所描述的優選實施例僅用于說明和解釋本發明，并不用于限定本發明。
[0020]檢測多巴胺的修飾電極，該修飾電極包括基底電極，以及附著在基底電極上的金納米和經色氨酸功能化的石墨烯。
[0021]所述金納米的粒徑優選為30_50nm。
[0022]金納米附著量優選為經色氨酸功能化的石墨烯附著量的0.1-0.5wt%。
[0023]本發明所用的基底電極可以是本領域已知的作為基底電極使用的電極，如玻碳電極、玻璃電極、鉬電極、金電極等。
[0024]上述修飾電極的制備方法，包括:
(1)將石墨烯加入色氨酸溶液中混合超聲I?50小時后，離心分離，得到經色氨酸功能化的石墨稀；
(2)將經色氨酸功能化的石墨烯滴涂在基底電極上，然后再將基底電極置于氯金酸溶液中，進行電沉積，得到所述修飾電極。
[0025]所述色氨酸與石墨烯的質量比優選為(I?20):1。色氨酸可采用甲酸溶解。
[0026]進一步，電沉積方法采用恒電位沉積法。沉積量主要與時間和沉積的電壓有關,偏正的電壓下Au3+不能被還原為金納米，偏負的電壓還原很容易成一層金膜，不利于實驗，因此，電沉積時，沉積電位優選為-0.4V?-0.9V，沉積時間為50?150s。
[0027]氯金酸溶液的濃度一般控制在I?5mmol/L。
[0028]在氯金酸溶液中可加入支持電解質，如氯化鉀。
[0029]實施例1
(一)實驗所使用的儀器和試劑:
實驗過程中使用的水均為二次蒸餾水(簡稱二次水)，實驗所用的試劑均為分析純。
[0030]儀器:型號為CHI660B電化學分析儀(上海辰華儀器公司)用于電化學實驗；石英管加熱式自動雙重純水蒸餾器(SZ-93，上海亞榮生化儀器廠)用于制備二次蒸餾水；電子天平(上海良平儀器儀表有限公司)用于稱量藥品JSM-6701F掃描電子顯微鏡(SEM，日本)用于形貌表征和能譜分析；超聲波清洗器(昆山市超聲儀器有限公司)；三氧化二鋁打磨粉(0.30 μ m, 0.05 μ m,上海辰華儀器試劑公司)用于處理玻碳電極(GCE);銀/氯化銀電極(Ag/AgCl-6.0，武漢高仕睿聯科技有限公司)為參比電極；鉬柱為對電極。
[0031]試劑:石墨烯(南京先豐納米材料技術有限公司)，色氨酸、抗壞血酸(上海中秦化學試劑有限公司)，氯金酸、多巴胺(上海阿拉丁試劑有限公司)，尿酸(天津阿法埃莎化學有限公司)，磷酸二氫鉀、磷酸氫二鉀、氯化鉀(天津市凱信化學工業有限公司)，高純氮氣(純度為 99.999%, O2 ( 0.001%)ο
[0032](二)制備過程
(I)石墨烯的處理:將2mg色氨酸加入ImL甲酸中，超聲至完全溶解后,將Img石墨烯加入上述溶液中，持續超聲2h后,加入9ml 二次水繼續超聲4h。離心分離(lOOOOrpm, 20min)除去上清液，沉淀再加入適量二次水，超聲lOmin，離心分離除去上清液，重復3?5次，最終沉淀即為經色氨酸功能化的石墨烯(以下簡稱:Trp-GR)，將Trp-GR加入至二次水中配制成濃度約為0.2mg/mL的分散液,備用。
[0033](2)電極的處理:將玻碳電極先用0.3Mm的三氧化二鋁懸濁液在打磨布上打磨處理，接著用二次水超聲清洗，再用0.05Mffl的三氧化二鋁懸濁液在打磨布上拋光成鏡面，最后用乙醇、二次水超聲清洗，用高純氮氣吹干。
[0034](3)修飾電極制備:取5μ?步驟(I)所得的Trp-GR分散液滴涂到打磨干凈的玻碳電極表面上，在空氣中自然干燥，得到Trp-GR/GCE修飾電極，備用。配置含有0.1 mol/L氯化鉀的lmmol/L的氯金酸溶液，取4mL溶液加入電解池中。以Trp-GR/GCE為工作電極，以Ag/AgCl電極為參比電極，以鉬電極為對電極,進行I_t Curve恒電位沉積，沉積電位為-0.6V，沉積時間為50s，得到修飾電極，即AuNPs/Trp-GR/GCE。
[0035]AuNPs/Trp-GR的掃描電子顯微鏡(SEM)圖片如圖1所示，可見在石墨烯片層上分布有較均勻的金納米顆粒，根據統計金納米的平均粒徑為37.35nm。圖2為掃描電鏡能譜圖(SEM-EDS)，在2KeV左右可見金的出峰，測試結果金含量為0.17%。
[0036](三)性能測試
不同修飾電極檢測多巴胺對比:
用微量移液槍將一定量的DA溶液準確移入含有4mL 0.lmol/L磷酸鹽緩沖液(pH=6.0)電解池中，分別以 AuNPs/GCE，Trp-GR/GCE, AuNPs/Trp-GR/GCE 為工作電極，Ag/AgCl電極為參比電極，鉬柱為對電極；實驗在CHI660B電化學工作站上進行，其附屬的計算機軟件供作實驗數據的采集和處理；在0.1?0.6 V電位范圍內進行循環伏安掃描，記錄穩定的循環伏安圖。
[0037]如圖3所示為不同修飾電極檢測多巴胺的循環伏安對比圖，其中a曲線是在AuNPs/GCE上，可見一對較寬氧化還原峰，b曲線是在Trp-GR/GCE上，雖然氧化還原峰較a曲線對稱，但是電流響應明顯低于c曲線(AuNPs/Trp-GR/GCE)，對比得出AuNPs/Trp-GR/GCE對多巴胺的檢測更加靈敏，電化學響應較好。
[0038]多巴胺的定量檢測:
a.用微量移液槍將一定量的DA溶液準確移入含有4mL0.lmol/L磷酸鹽緩沖液(pH=6.0)電解池中，以AuNPs/Trp-GR/GCE為工作電極，Ag/AgCl電極為參比電極，鉬柱為對電極；實驗在CHI660B電化學工作站上進行，其附屬的計算機軟件供作實驗數據的采集和處理；在0.1?0.6 V電位范圍內進行差示脈沖掃描，記錄穩定的差示脈沖伏安圖；
b.改變多巴胺的濃度，隨著濃度的增大，氧化峰電流增加，可得多巴胺濃度與多巴胺氧化峰電流的線性關系曲線。如圖4所示為多巴胺濃度變化的差示脈沖伏安圖。如圖5所示，修飾電極對DA的檢測線性范圍為5Χ1(Γ7?7.35Χ1(Γ5和7.35Χ1(Γ5?4.11Χ1θΛιο1/L,線性方程分別為Ipa1= 0.0622-0.5129c (Ipa1氧化峰電流，μ A ;c濃度，mmol/L ; R =-0.9934);Ipa2= -28.0133-0.0851c(Ipa2氧化峰電流，μ A ;c濃度,mmol/L ; R = -0.9921),檢出限為 5.6X1(T8 mol/L。
[0039]c.在含有4mL 0.lmol/L磷酸鹽緩沖液(pH=6.0)電解池中加入抗壞血酸和尿酸，并將抗壞血酸和尿酸的濃度分別固定在I X 10_3mol/L和I X 10_4mol/L，改變多巴胺的濃度，如圖6所示隨著多巴胺濃度的增大，氧化峰電流增加，抗壞血酸和尿酸的電流變化不大，多巴胺的濃度變化分別為 2X10_6,7X10_6,1.2Χ1(Γ5 ,2.2Χ1(Γ5，4.7Χ1(Γ5，7.2Χ1(Γ5，
1.22 X 10Λ 2.22 X 1(Γ4 和 3.22 X 1(Γ4 mol/L。
[0040]從以上可以得出，本發明的AuNPs/Trp-GR/GCE修飾電極對于DA在一定濃度范圍內具有良好的線性電化學響應，AA和UA并未干擾影響多巴胺的檢測。
[0041 ] d.將未知濃度的含有DA的樣品加入電解池中，以AuNPs/Trp-GR/GCE修飾電極為工作電極，Ag/AgCl電極為參比電極，鉬柱為對電極；實驗在CHI660B電化學綜合測試儀上進行，其附屬的計算機軟件供作實驗數據的采集和處理；在0.1?0.6 V電位范圍內進行差示脈沖掃描，在DA對應的氧化峰電位處測得DA的Ipa值；將所測得的Ipa值分別代入上述所得的線性方程中，計算得到多巴胺的濃度。
[0042]最后應說明的是:以上所述僅為本發明的優選實施例而已，并不用于限制本發明，盡管參照前述實施例對本發明進行了詳細的說明，對于本領域的技術人員來說，其依然可以對前述各實施例所記載的技術方案進行修改，或者對其中部分技術特征進行等同替換。凡在本發明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護范圍之內。
【權利要求】
1.一種檢測多巴胺的修飾電極，該修飾電極包括基底電極，以及附著在基底電極上的金納米和經色氨酸功能化的石墨烯。
2.根據權利要求1所述修飾電極，其特征在于，所述金納米的粒徑為30-50nm。
3.權利要求1所述修飾電極的制備方法，包括: (1)將石墨烯加入色氨酸溶液中混合超聲I?50小時后，離心分離，得到經色氨酸功能化的石墨稀； (2)將經色氨酸功能化的石墨烯滴涂在基底電極上，然后再將基底電極置于氯金酸溶液中，進行電沉積，得到所述修飾電極。
4.根據權利要求3所述的制備方法，其特征在于，所述色氨酸與石墨烯的質量比為(I ?20):1。
5.根據權利要求3所述的制備方法，其特征在于，電沉積時，沉積電位為-0.4疒-0.9V，沉積時間為50?150s。
6.權利要求1所述修飾電極用于定量檢測多巴胺。
7.根據權利要求6所述的應用，所述修飾電極用于定量檢測含抗壞血酸、尿酸和多巴胺的溶液中的多巴胺。
【文檔編號】G01N27/327GK104267085SQ201410529258
【公開日】2015年1月7日 申請日期:2014年10月10日 優先權日:2014年10月10日
【發明者】周喜斌, 連茜雯, 羅愛, 顏凱旺, 蔣歡, 張東霞, 盧小泉 申請人:西北師范大學