基于原位氧化還原反應的光電化學方法檢測多巴胺的制作方法
【技術領域】
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[0001]本發明涉及分析檢測領域，尤其涉及氧化石墨烯作為光電化學傳感材料在光電化學分析方面的應用。
【背景技術】
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[0002]多巴胺(DA)是哺乳動物中樞神經系統中重要的一種神經遞質，腦內特定區域的DA濃度會影響垂體內分泌性能的協調，并與神經活動緊密相關，因此DA含量的失調意味著某些疾病如精神分裂癥和帕金森氏病的發生[Wightman R M, May L J, Michael A C.Anal.Chem.1988，60:769A - 779A.]。靈敏、可靠的檢測DA方法的構建有助于治療帕金森綜合癥等疾病和評價其治療效果。目前檢測DA的方法有色譜-質譜聯用法、分光光度法、熒光法及電化學法等，這些方法得到的檢測限較低，但卻比較耗時，且面臨選擇性差的問題，特別是共存物質抗壞血酸和尿酸會對測定造成較大干擾[Shang N G, PapakonstantinouP, McMullan M, Chu M, Stamboulis A, Potenza A, Dhesi S S，Marchetto H.Adv.Funct.Mater.2008, 18:3506 - 3514.]。因此，開發靈敏度高，選擇性好的DA測定方法仍然是目前研究的熱點。
[0003]光電化學方法是最近剛剛發展起來的一種新型分析方法[TokudomeH,Yamada Y,Sonezaki S,Ishikawa H,Bekki M,Kanehira K,Miyauchi M.Appl.Phys.Lett.2005, 87:213901 - 213903 ；Liu S L, Li C，Cheng J, Zhou Y X.Anal.Chem.2006,78:4722 - 4726.]。光電化學的檢測過程和電致化學發光正好相反。由于采用不同形式的激發(光)和檢測(電)信號，因而其背景信號較低，能達到與電致化學發光相當的高靈敏度。并且，光電化學具有設備簡單、價格低廉、易微型化、響應快速等優點。因此，光電化學分析法具有獨特的優越性和廣闊的發展前景。目前運用光電化學方法檢測DA的方法不是很多，主要依靠Ti02[Wang L H, Xu L, Sun Z X，Mu Z C.RSCAdv.2013，3:21811 - 21816.]，CdS[Wang G L, Jiao H J, Liu K L, Wu X M, Dong Y M, Li ZJ, Zhang C.Electrochem.Commun.2014, 41:47-50]，CdTe [Hao Q, Wang P, Ma X Y, Su M Q, LeiJ P, Ju H X.Electrochem.Commun.2012，21:39-41]，WS2/Ti02 [Ma ff G, Wang L N, ZhangN, Han D X，Dong X D, Niu L.Anal.Chem.2015, 87:4844 - 4850]等常規的半導體納米材料對DA的識別作用。現有方法的檢測限都在幾百納摩爾/升到幾微摩爾/升的靈敏度，還不能夠滿足活體系統中DA(26到40nmol/L甚至更低)的檢測要求[Jackowska K, KrysinskiP.Anal.B1anal.Chem.2013，405:3753-3771 ;She G ff, Huang X，Jin L L, Qi X P, Mu LX, Shi ff S.Small 2014，10:4685-4692]，且往往容易受到生物體內還原性物質的干擾[Wang L H, Xu L, Sun Z X，Mu Z C.RSC Adv.2013，3:21811 - 21816.]。
[0004]氧化石墨烯(GO)是一種剛剛興起的新型碳材料，其是由碳原子構成的單層片狀結構，表面有很多含氧官能團如環氧基、羥基、羰基、羧基，所以具有高表面活性、高機械性能、催化性能、易于制備、水溶性和生物相容性好等優點[Lee C, Wei X D, Kysar J ff, HoneJ.Science 2008, 321:385 - 388 ；Zhu Y, Murali S，Cai ff, Li X，Suk J ff, Potts J R, Ruoff RS.Adv.Mater.2010, 22:3906 - 3924.]，近些年被應用于細胞成像學、藥物傳輸、催化及生物傳感等領域[Dreyer D R, Jia H P, Bielawski C ff.Angew.Chem.2010, 122:6965 - 6968 ；Gao
YJ, Ma D, Wang, C L, Guan J, Bao X H.Chem.Commun.2011，47:2432 - 2434.]。在光電化學傳感領域，GO主要作為導電材料提高常規半導體納米材料(作為光電化學傳感材料)的光電化學性能從而制備光電化學傳感器[Li R Z, Liu Y, Cheng L, Yang C Z, Zhang J D.Anal.Chem.2014，86:9372-9375 ;Zeng X X, Tu ff ff, Li J, Bao J C，Dai Z H.ACS App1.Mater.1nter.2014，6:16197-16203]，但是，據我們所知，利用單純的GO修飾電極作為光電化學傳感材料構建光電化學傳感器的應用還未見報道。本發明中，我們利用單純的GO修飾電極成功制備了針對DA的高靈敏，高選擇性光電化學傳感器。光照條件下，GO與DA發生原位氧化還原反應，形成還原氧化石墨烯(RGO)以及聚多巴胺(PDA) WDA具有很強的粘合力，能夠吸附在多種固體基體表面[Lee H, Lee B P, Messersmith P B.Nature, 2007, 448:338 - 341.] οRGO與PDA修飾電極與初始的GO修飾電極相比，光電流大大提高。光電流提高的原因有兩方面:一方面，GO表面的含氧官能團也同時破壞了原有石墨結構的完整性，使GO的導電能力下降，還原后的GO(RGO)由于去除了某些含氧官能團，部分恢復了石墨烯的結構而具有更強的導電能力[Stankovich S，Dikin D A, Piner R D, Kohlhaas K A, Kleinhammes A, Jia
YY, Wu Y, Nguyen S T, Ruoff R S.Carbon 2007，45:1558 - 1565.]。另一方面，電極表面粘合的PDA作為RGO的電子受體，抑制了其電子-空穴的復合，從而導致陰極光電流的增大。由于GO與DA的特異性識別反應及其反應產物的特定光電化學性質，該方法對DA的檢測具有很高的靈敏度(檢測限低至0.23nmol/L)和選擇性，常見的干擾物質如抗壞血酸和尿酸對傳感器的影響較小。相比于我們之前發明的基于量子點的“猝滅型”光電化學傳感器[王光麗，焦煥軍，董玉明，傅俠，張梁波.用于高靈敏檢測多巴胺的納米光電化學傳感器:中國專利，專利號:ZL201210527678.6 ;授權公告日:2015.4.22.]，此修飾電極所用材料GO毒性小，采用“增強型”檢測導致方法的靈敏度更高，非被測物導致的干擾大大降低。從而，本方法更適于生物樣品的測定。
【發明內容】
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[0005]本發明的目的是提供了一種能夠高靈敏、高選擇性測定DA的光電化學分析方法。同時本發明拓展了新型碳材料GO作為修飾電極在光電化學生物小分子多巴胺測定方面的新用途，為光電化學分析領域提供了新原理與新方法。
[0006]本發明的目的可通過如下技術措施來實現:
[0007]a、氧化石墨稀采用化學氧化法合成，具體步驟為:量取一定量的濃硫酸倒入燒杯中，緩慢加入石墨原料，攪拌均勻并冷卻到O - 4°C ;1.5 - 4h后，緩慢加入一定量的NaNO3與KMnO4的混合物，攪拌2h后水浴加熱至30 - 45°C，繼續攪拌2h后，升溫至95 - 100°C攪拌15 - 60min，其間緩慢加入去離子水，溶液從棕褐色變為亮黃色；緩慢加入質量百分比為30%的H2O2溶液，趁熱過濾；用5%的HCl充分清洗濾餅，直至濾液中無SO 42 ；30 - 50°C下真空干燥24h，密封保存即得到氧化石墨烯；將所得氧化石墨烯固體加入去離子水中超聲0.5 - 4h即得到分散之后的氧化石墨烯的水溶液；