一種修飾電極及其應(yīng)用的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開一種修飾電極。該修飾電極包括基底電極，以及附著在基底電極上的經(jīng)L-色氨酸處理的石墨烯。該修飾電極對于AA、DA和UA三種物質(zhì)在一定濃度范圍內(nèi)均具有良好的線性電化學(xué)響應(yīng)，且不存在相互干擾的問題，可用于對AA、DA和UA進行單獨或混合檢測。在抗壞血酸、多巴胺和尿酸同時存在時，該修飾電極對抗壞血酸的檢出限為5.65×10-6mol/L，對多巴胺的檢出限為1.71×10-7mol/L，對尿酸的檢出限為2.21×10-7mol/L。
【專利說明】一種修飾電極及其應(yīng)用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于電化學(xué)分析領(lǐng)域，具體涉及一種用于同時定量測定抗壞血酸、多巴胺和尿酸濃度的修飾電極。
【背景技術(shù)】
[0002]抗壞血酸(AA)是一種具有抗氧化性的有機化合物，在氧化還原代謝中起調(diào)節(jié)作用，可參與人體內(nèi)氨基酸代謝，能夠預(yù)防及治療一些疾病，缺乏它可引起壞血病。多巴胺(DA)是哺乳動物中樞神經(jīng)系統(tǒng)中重要的神經(jīng)遞質(zhì)，它在機體內(nèi)的濃度變化與精神活動有直接關(guān)系，它的含量的改變會導(dǎo)致一些疾病如帕金森病。尿酸(UA)是嘌呤代謝的終產(chǎn)物，因溶解度較小，其含量的改變與一些疾病有關(guān)，如痛風(fēng)和尿路結(jié)石等。因此它們的定量分析在醫(yī)學(xué)和食品方面有重要作用。AA、DA和UA共存于人體內(nèi)，對它們含量的測定有著十分重要的意義。
[0003]與其他分析方法相比，電化學(xué)分析法具有靈敏度高、檢測分析速度快、操作方便等優(yōu)點，但存在檢測時干擾比較多的問題，需要對電極進行修飾以提高檢測電極的選擇性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是提供一種在抗壞血酸、多巴胺和尿酸同時存在時可以檢測其中的一種或多種的修飾電極。
[0005]本發(fā)明實現(xiàn)上述目的所采用的技術(shù)方案如下:
一種修飾電極，所述修飾電極包括基底電極，以及附著在基底電極上的經(jīng)L-色氨酸處理的石墨烯。
[0006]進一步，將L-色氨酸溶解后，加入石墨烯，混合，超聲I~50小時后，分離得到經(jīng)L-色氨酸處理的石墨烯。
[0007]進一步，所述L-色氨酸與石墨烯的質(zhì)量比為(I~20):1。
[0008]上述修飾電極用于檢測抗壞血酸。
[0009]上述修飾電極用于檢測多巴胺。
[0010]上述修飾電極用于檢測尿酸。
[0011]上述修飾電極用于檢測抗壞血酸和尿酸。
[0012]上述修飾電極用于檢測抗壞血酸和多巴胺。
[0013]上述修飾電極用于檢測多巴胺和尿酸。
[0014]上述修飾電極用于檢測抗壞血酸、多巴胺和尿酸。
[0015]上述修飾電極特別適用于在抗壞血酸、多巴胺和尿酸同時存在時，檢測抗壞血酸、多巴胺和尿酸中的一種或多種。
[0016]在抗壞血酸、多巴胺和尿酸同時存在時，本發(fā)明的修飾電極對抗壞血酸在2 X10—4 ~3.4X10。和 3.4Χ10-3 ~1.29 X 10_2mol/L 檢測呈線性，檢出限為 5.65Χ10-611101/1，對多巴胺在5父10-7~1.lXl(T4mol/L檢測呈線性，檢出限為1.71Χ10-7 mol/L，對尿酸在I X 10_5~I X 10^3mol/L檢測呈線性，檢出限為2.21 X 10_7 mol/L。
【專利附圖】

【附圖說明】[0017]圖1為石墨烯烴L-色氨酸處理后的透射電子顯微鏡圖片。
[0018]圖2為L-色氨酸處理前后石墨烯的拉曼圖譜。
[0019]圖3為抗壞血酸、多巴胺和尿酸的混合物在不同電極上的循環(huán)伏安圖，其中，a為裸玻碳電極，b為石墨烯修飾電極，c為Trp-GR修飾電極。
[0020]圖4為不同濃度下的抗壞血酸(AA)差示脈沖伏安圖。
[0021]圖5為不同濃度下的多巴胺(DA)差示脈沖伏安圖。
[0022]圖6為不同濃度下的尿酸(UA)差示脈沖伏安圖。
【具體實施方式】
[0023]以下結(jié)合優(yōu)選實施例和附圖對本發(fā)明做進一步詳細說明，應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的優(yōu)選實施例僅用于說明和解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
[0024]本發(fā)明所述的修飾電極包括基底電極，以及附著在基底電極上的經(jīng)L-色氨酸處理的石墨烯。
[0025]本發(fā)明所用的基底電極可以是本領(lǐng)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。
[0026]石墨烯的L-色氨酸處理可按以下方法進行:將L-色氨酸溶解，然后向溶液中加入石墨烯，混合超聲I~50小時后，再經(jīng)分離得到經(jīng)L-色氨酸處理的石墨烯。
[0027]可以用甲酸、乙酸、稀酸液或者稀堿液溶解L-色氨酸。L-色氨酸通過-Ji共軛結(jié)合在石墨烯表面上，足夠的混合時間有利于石墨烯上結(jié)合的L-色氨酸達到平衡。所述L-色氨酸與石墨烯的質(zhì)量比為(I~20):1，優(yōu)選的為(I~5):1。
[0028]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。
[0029]儀器:型號為CHI660B電化學(xué)分析儀(上海辰華儀器公司)用于示差脈沖伏安法和循環(huán)伏安實驗；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；FE1-Tecnai G2 TF20透射電子顯微鏡(美國)用于形貌表征；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(lián)科技有限公司)為參比電極；鉬柱為對電極。
[0030]試劑:石墨烯(南京先豐納米材料技術(shù)有限公司)，L-色氨酸、抗壞血酸(上海中秦化學(xué)試劑有限公司)，多巴胺(上海阿拉丁試劑有限公司)，尿酸(天津阿法埃莎化學(xué)有限公司)，磷酸二氫鉀、磷酸氫二鉀、氯化鉀(天津市凱信化學(xué)工業(yè)有限公司)，高純氮氣(純度為99.999%, O2 ^ 0.001%)ο
[0031](二)制備過程
(I)石墨烯的處理:將2mg L-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(xù)超聲2h后，加入9ml 二次水繼續(xù)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IOmin,離心分離除去上清液,重復(fù)3~5次，最終沉淀即為經(jīng)L-色氨酸處理的石墨烯(以下用Trp-GR表示)，Trp-GR的透射電子顯微鏡圖片如圖1所示，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。圖2是經(jīng)L-色氨酸處理前后石墨烯的拉曼圖譜(Trp-GR表示經(jīng)L-色氨酸處理的石墨烯，GR表示未處理的石墨烯)，與未處理的石墨烯相比，經(jīng)L-色氨酸功能化的石墨烯材料在大約1340cm—1處的D帶和1590cm—1處的G帶其ID/IG明顯增加，在約為2640cm—1處的2D帶明顯變對稱，說明L-色氨酸對石墨烯有一定的作用。
[0032](2)修飾電極的制備: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0.05Mm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。取5PL步驟(1)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，即得到Trp-GR/GCE修飾電極。
[0033](三)性能測試
分別以裸玻碳電極和Trp-GR/GCE修飾電極為工作電極，以鉬柱為對電極，以Ag/AgCl為參比電極的三電極體系在CHI660B電化學(xué)工作站上，在-0.2~0.6 V電位范圍內(nèi)，在4mL含有 1.0mmol /T, AA、0.1mmol /T, DA 和 0.1mmol /T, UA 的 0.lmol/L 憐酸緩沖液(pH=7.0)中進行循環(huán)伏安掃描，得到循環(huán)伏安對比圖，如圖3所示。
[0034]從圖3中(a)可看出裸GCE在AA、UA和DA的混合溶液中的氧化峰是疊加在一起的，只用石墨烯修飾的電極(圖3中(b))的電流則太小，檢測靈敏度非常低，無法明顯將AA、UA和DA區(qū)分開，而在圖3中(c) Trp-GR/GCE修飾電極可以將AA、UA和DA的氧化峰很好的分開，且電流足夠大，AA、DA和UA的氧化峰電位分別位于-32 mV、176 mV和296 mV，說明修飾電極在檢測AA、DA和UA時，不存在相互干擾。
[0035]抗壞血酸、多巴胺和尿酸的定量檢測:
a.用微量移液槍分別將一定量的AA、DA、UA溶液準(zhǔn)確移入含有4mL0.lmol/L磷酸鹽緩沖液(pH=7.0)電解池中，以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(xué)工作站上進行，其附屬的計算機軟件供作實驗數(shù)據(jù)的采集和處理；在-0.2~0.6 V電位范圍內(nèi)進行差示脈沖掃描，記錄穩(wěn)定的差示脈沖伏安圖；
b.將多巴胺和尿酸的濃度分別固定在5X10_5mol/L和5X 10_4mol/L，改變抗壞血酸的濃度，隨著濃度的增大，氧化峰電流增加，可得抗壞血酸濃度與抗壞血酸氧化峰電流的線性關(guān)系曲線，如圖4所示，修飾電極對44的檢測線性范圍為2\10-4~3.4×10-3，3.4×10-3~
1.29Xl(T2mol/L，線性方程分別為 Ipa1= 4.8207X IO^5-0.0106c (Ipa1 氧化峰電流，μ A ；c 濃度，mmol /I, ； R = -0.9990) ；Ipa2= -0.0155-0.0043c (Ipa2 氧化峰電流，μ A ；c 濃度，mmol/L ； R = -0.9969)，檢出限為 5.65X 1(T6 mol/L。
[0036]c.將抗壞血酸和尿酸的濃度分別固定在8X10_3mol/L和lX10_4mol/L，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(guān)系曲線，如圖5所示，修飾電極對DA的檢測線性范圍為5X10-7~1.lX10_4mol/L，線性方程為 Ipa= -0.2731-0.5202c (Ipa 氧化峰電流，yA;c 濃度，μ mol/L ； R = 0.9953)檢出限為 1.71X1(T7 mol/L。
[0037]d.將抗壞血酸和多巴胺的濃度分別固定在8X Krtiol/L和5X 10-5mol/L，改變尿酸的濃度，隨著濃度的增大，氧化峰電流增加，可得尿酸濃度與尿酸氧化峰電流的線性關(guān)系曲線，如圖6所示，修飾電極對UA的檢測線性范圍為1X10_5?lX10_3mol/L，線性方程為Ipa= -0.2259-0.0601c (Ipa 氧化峰電流，yA;c 濃度，μ mol/L ； R = 0.9953)，檢出限為
2.21X1(T7 mol/L。
[0038]從以上可以得出，本發(fā)明的Trp-GR/GCE修飾電極對于AA、DA和UA三種物質(zhì)在一定濃度范圍內(nèi)均具有良好的線性電化學(xué)響應(yīng)，且不存在相互干擾的問題，可用于對AA、DA和UA進行單獨或混合檢測。
[0039]e.將未知濃度的AA、DA和UA的混合液樣品加入電解池中，以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(xué)綜合測試儀上進行，其附屬的計算機軟件供作實驗數(shù)據(jù)的采集和處理；在-0.2?0.6 V電位范圍內(nèi)進行差示脈沖掃描，在AA、DA和UA對應(yīng)的氧化峰電位處分別測得AA、DA和UA的Ipa值；將所測得的Ipa值分別代入上述所得的線性方程中，計算得到抗壞血酸、多巴胺和尿酸的濃度。
[0040]最后應(yīng)說明的是:以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實施例而已，并不用于限制本發(fā)明，盡管參照前述實施例對本發(fā)明進行了詳細的說明，對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，其依然可以對前述各實施例所記載的技術(shù)方案進行修改，或者對其中部分技術(shù)特征進行等同替換。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種修飾電極，所述修飾電極包括基底電極，以及附著在基底電極上的經(jīng)L-色氨酸處理的石墨烯。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的修飾電極，其特征在于:將L-色氨酸溶解后，加入石墨烯，混合，超聲I?50小時后，分離得到經(jīng)L-色氨酸處理的石墨烯。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的修飾電極，其特征在于:混合超聲時，所述L-色氨酸與石墨烯的質(zhì)量比為(I ~ 20):lo
4.權(quán)利要求1?3任一所述修飾電極用于檢測抗壞血酸。
5.權(quán)利要求1?3任一所述修飾電極用于檢測多巴胺。
6.權(quán)利要求1?3任一所述修飾電極用于檢測尿酸。
7.權(quán)利要求1?3任一所述修飾電極用于檢測抗壞血酸和尿酸。
8.權(quán)利要求1?3任一所述修飾電極用于檢測抗壞血酸和多巴胺。
9.權(quán)利要求1?3任一所述修飾電極用于檢測多巴胺和尿酸。
10.權(quán)利要求1?3任一所述修飾電極用于檢測抗壞血酸、多巴胺和尿酸。
【文檔編號】G01N27/30GK103512937SQ201310474596
【公開日】2014年1月15日 申請日期:2013年10月12日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月12日
【發(fā)明者】周喜斌, 連茜雯, 何志芳, 何倩, 盧小泉 申請人:西北師范大學(xué)