專利名稱：碳納米管/聚l－半胱氨酸復(fù)合修飾玻碳電極的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種實(shí)現(xiàn)血清中尿酸、多巴胺、抗壞血酸同時(shí)快速測(cè)定的碳納米管/聚L-半胱氨酸復(fù)合修飾玻碳電極的制備方法。
背景技術(shù)：
尿酸是嘌呤代謝的主要產(chǎn)物，人體液中尿酸濃度的不正常會(huì)引起許多疾病，如痛風(fēng)癥，高尿酸血等；血液中尿酸濃度過高會(huì)引起腎功能衰竭和心血管疾病等。因此，快速準(zhǔn)確的測(cè)定體液或血液中尿酸的濃度在生物化學(xué)和臨床診斷上具有非常重要的意義。現(xiàn)今臨床上多采用酶聯(lián)比色法測(cè)定，它的優(yōu)點(diǎn)是高選擇性，但受到酶活性的影響，它穩(wěn)定性差、儀器價(jià)格昂貴、靈敏度低。電化學(xué)測(cè)定法因其速度快、成本低、靈敏度和準(zhǔn)確度高等優(yōu)點(diǎn)而引起了人們的廣泛關(guān)注。但在電化學(xué)的快速測(cè)定方法中，由于受到多巴胺和抗壞血酸的干擾，一般無法直接測(cè)定尿酸。
碳納米管自發(fā)現(xiàn)以來，已經(jīng)引起了越來越多研究者的興趣。由于它獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)，如高導(dǎo)電性、高比表面積、顯著的機(jī)械強(qiáng)度和好的化學(xué)穩(wěn)定性，使它在電分析、納米電子器件、電池的電極材料等領(lǐng)域中得到廣泛的應(yīng)用。目前報(bào)道了碳納米管型的電極有碳納米管碳糊電極[1]，碳納米管修飾固體電極[2-3]。L-半胱氨酸(cysteine)是自然界20種基本蛋白質(zhì)的重要成分之一，具有良好的電化學(xué)活性和生物相容性。由于它的化合物在生命體系中的重要性，因此引起了研究者的興趣。L-半胱氨酸是一個(gè)含有兩性離子對(duì)的分子，是20種天然氨基酸中唯一具有巰基(-SH)基團(tuán)的化合物，因而能與Au、Ag等形成Au-S、Ag-S鍵從而可以制成自組裝修飾電極[4]，用于測(cè)定維生素B2、腎上腺素等。
電化學(xué)修飾電極能有效地降低某些氧化還原物質(zhì)的過電位，從而達(dá)到分離或同時(shí)測(cè)定的目的。已有文獻(xiàn)報(bào)道林祥欽[5]用單分子層C-氨基丁酸共價(jià)修飾玻碳電極；Zare和Aguilar等[6-8]用四溴-p-苯醌修飾碳糊電極或多壁碳納米管凝膠膜修飾玻碳電極；利用碳粉與PVC復(fù)合電極可同時(shí)測(cè)定多巴胺、尿酸和抗壞血酸。但是已有方法中三者的電流峰分辨率有限，靈敏度不高，電極制備方法繁瑣，電極修飾材料昂貴，不易得，且生物相容性不好。至今還未發(fā)現(xiàn)有將多壁碳納米管與L-半胱氨酸共同修飾于玻碳電極制成復(fù)合修飾電極用于同時(shí)測(cè)定尿酸、多巴胺、抗壞血酸的文獻(xiàn)報(bào)道。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是要提供一種用于快速、穩(wěn)定、靈敏、準(zhǔn)確地測(cè)定尿酸、多巴胺、抗壞血酸的碳納米管/聚L-半胱氨酸復(fù)合修飾玻碳電極的制備方法。
本發(fā)明目的實(shí)現(xiàn)的技術(shù)方案是，碳納米管/聚L-半胱氨酸復(fù)合修飾玻碳電極的制備方法，是先將多壁碳納米管經(jīng)純化后，分散于N，N-二甲基甲酰胺溶液中，然后將該分散液滴加在拋光的玻碳電極表面，紅外燈下烘干，再將結(jié)合碳納米管的玻碳電極置于L-半胱氨酸-稀鹽酸溶液中以循環(huán)伏安法進(jìn)行電聚合，共價(jià)聚合了L-半胱氨酸的電極取出后用二次蒸餾水沖洗，制得碳納米管/聚L-半胱氨酸修飾電極。
本發(fā)明的制備方法表明了碳納米管在玻碳電極表面分散均勻，且碳納米管與L-半胱氨酸經(jīng)實(shí)驗(yàn)證明以共價(jià)鍵結(jié)合，所以修飾層相當(dāng)牢固。在稀硫酸底液中，進(jìn)行伏安測(cè)定，尿酸、多巴胺、抗壞血酸在該修飾電極上能出現(xiàn)三個(gè)良好獨(dú)立的窄形伏安峰，三者的峰電位間隔依次相差可達(dá)200mV，峰分辨率高于已有方法。另外三者峰電流比裸玻碳，以及僅僅碳納米管-玻碳電極增加明顯，同時(shí)三者的檢測(cè)限也高于現(xiàn)有方法。將該電極直接用于血清中尿酸、多巴胺和抗壞血酸的快速電化學(xué)測(cè)定，結(jié)果令人滿意，具有快速、靈敏、穩(wěn)定、準(zhǔn)確、催化性高，電極使用壽命長(zhǎng)。該電極適用于血清中尿酸和抗壞血酸的常規(guī)測(cè)定，為臨床分析檢測(cè)和疾病診斷提供一條新途徑。因?yàn)樘技{米管和L-半胱氨酸價(jià)廉易得，所以電極修飾材料成本低，并且其生物相容性好；適合于各種生物體液的分析。該電極制作簡(jiǎn)單、實(shí)驗(yàn)操作方便、快速；樣品使用量小，對(duì)被測(cè)人員影響??；本方法測(cè)定靈敏度和準(zhǔn)確度高，具有很好的穩(wěn)定性和重現(xiàn)性；電極修飾層牢固，電極壽命長(zhǎng)達(dá)6個(gè)月以上。


圖1為碳納米管修飾玻碳電極的掃描電鏡圖(XL-30E，ScanningElectron Microscopy，Philips，Netherlands)(碳納米管修飾玻碳電極的表面形貌圖)；圖2為碳納米管/聚L-半胱氨酸修飾玻碳電極的掃描電鏡圖(XL-30E，Scanning Electron Microscopy，Philips，Netherlands)(碳納米管/聚L-半胱氨酸修飾電極的表面形貌圖)；圖3為碳納米管/聚L-半胱氨酸修飾玻碳電極的X射線光電子能譜圖(PHI-5300/ESCA，X-ray photoelectron spectroscopy，以MgKa作為激發(fā)源)；圖4為碳納米管/聚L-半胱氨酸修飾玻碳電極的表面紅外圖譜(IFS 66/S spectrometer，Bruker，Germany)；圖5為碳納米管/聚L-半胱氨酸修飾玻碳電極對(duì)尿酸、多巴胺、抗壞血酸的示差脈沖伏安圖；富集電位+0.00V，富集時(shí)間120s，掃速0.010V·s-1，脈沖高度0.050V，靈敏度1.0×10-5A·V-1，掃描范圍0.0～1.0V，尿酸(UA)濃度為4.0×10-5mol·L-1；多巴胺(DA)濃度為1.0×10-4mol·L-1；抗壞血酸(AA)濃度為4.0×10-4mol·L-1，以飽和甘汞電極為參比電極，鉑絲電極為對(duì)電極，底液0.05mol·L-1H2SO4(25℃)。
具體實(shí)施例方式
裸玻碳電極的預(yù)處理，將玻碳電極表面分別用0.3μm、0.05μm的超細(xì)Al2O3懸浮液在絲綢上拋光，然后在二次蒸餾水中超聲清洗五分鐘，最后用高純氮?dú)獯蹈纱谩?br> 碳納米管的純化處理，將10mg多壁納米碳管(MWNCTs)置于40mL濃HNO3中攪拌回流12h，靜置，待納米碳管沉淀完全，傾去上層清液，納米碳管沉淀用二次水多次沖洗，直至上層清液顯pH中性。將納米碳管沉淀真空干燥24h。
碳納米管修飾電極的制備，將酸化處理后1mg的多壁碳納米管加入到10mL N，N-二甲基甲酰胺(DMF)中，超聲分散30min，得到黑色均一的溶液(濃度為0.1mg·mL-1)。用微量進(jìn)樣器取2μL碳納米管分散液，滴加在拋光的玻碳電極表面，在紅外燈下烘干。從碳納米管修飾電極的掃描電鏡圖(說明附圖1)，可以看出碳納米管在玻碳電極表面的分布均勻。
碳納米管/聚L-半胱氨酸復(fù)合修飾電極的制備，將修飾有碳納米管的玻碳電極置于含0.0025mol·L-1L-半胱氨酸的0.04mol·L-1HCl溶液中，在-0.8V～2.2V(vs.SCE)電位范圍內(nèi)，以200mV·s-1的掃描速度循環(huán)掃描20周(CHI660B電化學(xué)工作站，鉑絲為輔助電極，甘汞電極為參比電極)，然后取出用二次蒸餾水洗凈即得碳納米管/聚L-半胱氨酸修飾電極(MWCNTs/poly-L-cys/GCE)。從該修飾電極的掃描電鏡圖(說明附圖2)很明顯地看出聚L-半胱氨酸在碳納米管修飾電極表面均勻地附著在碳納米管表面。該修飾電極于0.01mol·L-1硫酸中4℃冰箱保存。
碳納米管/聚L-半胱氨酸復(fù)合膜的特性表征如圖3上峰最大值為399.46eV，表明在電極表面為C-N鍵的結(jié)合，這與文獻(xiàn)報(bào)道胺基陽(yáng)離子基在玻碳電極表面的結(jié)合一致，同時(shí)也說明了L-半胱氨酸在MWNTs/GCE上的固定。由圖4可以看出COOH基團(tuán)的C＝O拉伸頻率在1731cm-1，S-H的拉伸頻率在2387cm-1。而1159和1232cm-1分別是玻碳電極中C與L-半胱氨酸中N結(jié)合的C-NH鍵和L-半胱氨酸中NH和叔碳CH結(jié)合的NH-CH鍵的拉伸頻率。說明碳納米管與L-半胱氨酸以共價(jià)鍵結(jié)合，所以修飾層牢固。
以碳納米管/聚L-半胱氨酸復(fù)合修飾電極為工作電極的三電極系統(tǒng)置于含尿酸、多巴胺、抗壞血酸的20.0ml 0.05mol·L-1H2SO4(25℃)底液中，在+0.0V電位攪拌富集120s，然后靜止30s，電位從0.0V掃描至+1.0V，采用差示脈沖伏安法記錄i-E曲線(說明附圖5)，三者出峰電位分別為UA+0.71V；DA+0.52V；AA+0.32V。出峰電位相差達(dá)200mV左右，峰分辨率高，適合三者的同時(shí)測(cè)定。
權(quán)利要求
1.一種碳納米管/聚L-半胱氨酸復(fù)合修飾玻碳電極的制備方法，其特征是先將多壁碳納米管純化后，分散于N，N-二甲基甲酰胺溶液中，然后將該分散液滴加在拋光的玻碳電極表面，紅外燈下烘干，再將結(jié)合有碳納米管的玻碳電極置于含L-半胱氨酸-稀鹽酸溶液中以循環(huán)伏安法進(jìn)行電聚合，共價(jià)聚合了L-半胱氨酸的電極取出后用二次蒸餾水沖洗，制得碳納米管/聚L-半胱氨酸修飾電極。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的碳納米管/聚L-半胱氨酸復(fù)合修飾玻碳電極的制備方法，其特征是所述的將修飾有碳納米管的玻碳電極置于含0.0025mol·L-1L-半胱氨酸的0.04mol·L-1HCl溶液中，在-0.8V～2.2V(vs.SCE)電位范圍內(nèi)，以200mV·s-1的掃描速度循環(huán)掃描20周，然后取出用二次蒸餾水洗凈即得碳納米管/聚L-半胱氨酸修飾電極(MWCNTs/poly-L-cys/GCE)。
全文摘要
碳納米管/聚L－半胱氨酸復(fù)合修飾玻碳電極的制備方法，是先將多壁碳納米管純化后，分散于N，N－二甲基甲酰胺溶液中，然后將該分散液滴加在拋光的玻碳電極表面，紅外燈下烘干，再將結(jié)合碳納米管的玻碳電極置于含L－半胱氨酸—稀鹽酸溶液中以循環(huán)伏安法進(jìn)行電聚合，共價(jià)聚合了L－半胱氨酸的電極取出后用二次蒸餾水沖洗，制得碳納米管/聚L－半胱氨酸修飾電極。該電極制作簡(jiǎn)單，碳納米管和L－半胱氨酸價(jià)廉易得，成本低，實(shí)驗(yàn)操作方便，測(cè)定靈敏度和準(zhǔn)確度高，很好的穩(wěn)定性和重現(xiàn)性，電極修飾層牢固，使用壽命長(zhǎng)。適用于血清中尿酸和抗壞血酸的電化學(xué)快速測(cè)定。
文檔編號(hào)G01N27/30GK1825105SQ20061003907
公開日2006年8月30日 申請(qǐng)日期2006年3月21日 優(yōu)先權(quán)日2006年3月21日
發(fā)明者王赪胤, 邵曉秋, 劉清秀, 楊功俊, 胡效亞 申請(qǐng)人:揚(yáng)州大學(xué)