血清中葡萄糖的光電化學(xué)測(cè)定方法
【專利摘要】本發(fā)明提供血清中葡萄糖的光電化學(xué)測(cè)定方法。該方法通過(guò)制備水溶性半導(dǎo)體硫化物(組成通式為ES)納米材料敏化的氧化鎳納米材料修飾電極，該電極具有較好的光生電荷傳輸效率。利用層層組裝法將葡萄糖氧化酶固定到半導(dǎo)體硫化物敏化的氧化鎳電極表面，葡萄糖氧化酶的量可以通過(guò)組裝層數(shù)精確控制。固定了葡萄糖氧化酶的電極對(duì)溶液中的葡萄糖具有靈敏的光電化學(xué)響應(yīng)。并且，對(duì)葡萄糖的測(cè)定具有很好的選擇性。本方法解決了現(xiàn)有光電化學(xué)測(cè)定葡萄糖選擇性差的弊端，對(duì)血清中葡萄糖的測(cè)定具有較好效果。
【專利說(shuō)明】血清中葡萄糖的光電化學(xué)測(cè)定方法
【技術(shù)領(lǐng)域】:
[0001]本發(fā)明涉及分析檢測(cè)領(lǐng)域，尤其涉及一種血清中葡萄糖的光電化學(xué)測(cè)定新方法。【背景技術(shù)】:
[0002]眾所周知，糖尿病是世界范圍內(nèi)嚴(yán)重危害人類(lèi)健康的疾病之一。2011年有三億六千六百萬(wàn)人患糖尿病，而且，預(yù)計(jì)到2030年糖尿病患者將達(dá)到五億五千五百萬(wàn)人[Whiting D R, Guariguata L, Weil C, et al.Diabetes Res.Cl1.Pract.,2011,94(3):311-321.]。血清葡萄糖含量的高低是人體健康狀況的重要指標(biāo)?？崭轨o脈血漿血糖濃度低于3.33?3.89mmol / L時(shí)稱為低血糖,而超過(guò)7.80mmol / L時(shí)稱為高血糖[Li X, ZhouY, Zheng Z, et al.Langmuir，2009，25 (11):6580-6586.]。血糖含量測(cè)定是臨床檢驗(yàn)中最重要的指標(biāo)之一，它可為糖尿病、高血壓以及心腦血管系統(tǒng)等疾病的診斷、療效觀察、病程檢測(cè)、疾病預(yù)防等提供客觀依據(jù)[Joseph ff.Chem.Rev.,2008,108(2):814-825.]。發(fā)展簡(jiǎn)便、快速、準(zhǔn)確的葡萄糖測(cè)定方法具有重要意義。
[0003]光電化學(xué)方法是最近剛剛發(fā)展起來(lái)的一種新型分析方法[Tokudome H,Yamada Y,Sonezaki S，et al.Appl.Phys.Lett.,2005,87(21):213901-213901-3 ;Liu S L, Li C，Cheng J, et al.Anal.Chem.，2006，78 (13):4722-4726.]。光電化學(xué)的檢測(cè)過(guò)程和電致化學(xué)發(fā)光正好相反，其采用光信號(hào)激發(fā)產(chǎn)生電化學(xué)信號(hào)。由于采用不同形式的激發(fā)和檢測(cè)信號(hào)，因而其背景信號(hào)較低，能達(dá)到與電致化學(xué)發(fā)光相當(dāng)?shù)母哽`敏度。并且，光電化學(xué)的儀器比較簡(jiǎn)單，容易微型化；由于采用電化學(xué)檢測(cè)，同光學(xué)檢測(cè)方法相比，其設(shè)備更加價(jià)廉。光電化學(xué)檢測(cè)方法極有可能發(fā)展為便攜式、高通量的及時(shí)檢測(cè)系統(tǒng)[Wang P，Ge L，Ge S，etal.Chem.Commun., 2013,49 (32):3294-3296.]。因此，光電化學(xué)是一種非常有發(fā)展前景的分析方法，受到了越來(lái)越多的關(guān)注[Gill R, Zayats M, Willner 1.Angew.Chem.，Int.Ed.，2008,47 (40):7602-7625 ；Haddour N, Chauvin J, Gondran C, et al.J.Am.Chem.Soc.,2006,128(30):9693-9698.Wang G L, Xu JJ, Chen H Y, et al.Biosens.Bioelectron.,2009,25(4):791-796 ；Long Y T，Kong C，Li D W,et al.Small,2011,7(12): 1624-1628.]。
[0004]半導(dǎo)體納米材料具有特殊而優(yōu)異的光電化學(xué)性質(zhì)[Zhu ff, An Y R, Luo X M, etal.Chem.Commun., 2009,19,2682-2684 ；An Y R, Tang L L, Jiang X L, et al.Chem.-Eur.J.，2010，16，14439-14446 ；Kang Q,Yang L X，Chen Y F，et al.Anal.Chem.，2010，82(23):9749-9754.]，在光電化學(xué)傳感器中具有潛在的廣闊應(yīng)用前景。前期，已經(jīng)有人將光電化學(xué)方法用于葡萄糖的檢測(cè)[Tanne J, Sch€afer D, Khalid ff, et al.Anal.Chem., 2011,83 (20):7778-7785 ；Zheng M, Cui Y, Li X Y, et al.Electroanal.Chem.,2011,656,167-173 ；ffangff J，Bao L, Lei J P，et al.Anal.Chim.Acta，2012，744，33-38.]，但是，現(xiàn)有方法往往受到抗壞血酸、多巴胺、巰基化合物(半胱氨酸、谷胱甘肽)等還原性物質(zhì)的干擾。眾所周知，生物體系如血清是比較復(fù)雜的，里面往往含有，較多種類(lèi)的抗壞血酸、多巴胺、巰基化合物等還原性物質(zhì)。現(xiàn)有方法不能較好的實(shí)現(xiàn)對(duì)實(shí)際樣品的測(cè)定。
[0005]本發(fā)明制備了具有新型結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體納米材料修飾電極，該電極對(duì)一些常見(jiàn)的還原性物質(zhì)如抗壞血酸、多巴胺、巰基化合物(半胱氨酸、谷胱甘肽)等具有較好的抗干擾能力，克服了現(xiàn)有光電方法選擇性差的弊端，對(duì)血清中葡萄糖的測(cè)定取得了較好的效果。

【發(fā)明內(nèi)容】
:
[0006]本發(fā)明的目的是提供一種工藝簡(jiǎn)單，選擇性好，靈敏度高，測(cè)定快速的光電化學(xué)檢測(cè)葡萄糖的方法。
[0007]本發(fā)明的目的之一可通過(guò)如下技術(shù)措施來(lái)實(shí)現(xiàn):
[0008]a、10毫升0.2mol / L的表面修飾劑與50毫升0.02mol / L的水溶性金屬(用E代表)離子鹽溶液混合后，用lmol / L的NaOH溶液調(diào)節(jié)溶液的pH為中性；然后通入高純氮?dú)?0min后,加入0.1mol / L的Na2S水溶液,繼續(xù)通N2攪拌,一定溫度下反應(yīng)30分鐘-1.5小時(shí)，得水溶性硫化物(通式表示為ES)納米材料；
[0009]b、將經(jīng)過(guò)預(yù)處理的ITO玻璃片浸在含有硝酸鎳和有機(jī)胺的混合物溶液中，一定溫度的水浴中反應(yīng)10分鐘后用去離子水沖洗電極表面；然后將電極在一定溫度下煅燒30分鐘，得到氧化鎳修飾的ITO電極；
[0010]C、將所得到的氧化鎳修飾的ITO電極浸入到所合成的水溶性硫化物(ES)納米材料溶液中30分鐘，用水洗滌，得到ITO / NiO / ES修飾電極；將ITO / NiO / ES浸入到含有0.5% -2%的高分子聚合物的溶液中30分鐘，用水洗滌后，滴加10微升葡萄糖氧化酶溶液反應(yīng)30分鐘，上述過(guò)程可以重復(fù)多次，以將更多的葡萄糖氧化酶固定到ITO / NiO / ES修飾電極表面；
[0011]d、將所得到的固定有葡萄糖氧化酶的ITO / NiO / ES修飾電極放入一定pH的
0.lmol / L的Tris-HCl緩沖溶液中作為工作電極，加入待測(cè)定的含有葡萄糖的血清溶液，-0.2V電位(相對(duì)于飽和的Ag / AgCl電極)下，在自制的光電化學(xué)儀器上進(jìn)行光電流的測(cè)定。
[0012]本發(fā)明的目的之一還可通過(guò)如下技術(shù)措施來(lái)實(shí)現(xiàn):
[0013]所述的制備水溶性硫化物納米材料時(shí)使用的金屬離子的可溶性鹽選自鋅離子，鎘離子，鉛離子的可溶性鹽；制備氧化鎳修飾的ITO電極所使用的有機(jī)胺，選自六次甲基四胺，十八烷基胺，叔丁胺，二甲胺，三乙胺，三乙醇胺，所述的水浴反應(yīng)的溫度為60-100°C，所述的氧化鎳電極的煅燒溫度為250-450°C;將葡萄糖氧化酶固定到ITO / NiO / ES修飾電極表面的時(shí)所使用的高分子聚合物選自PAMAM，PDDA, PAH, PEI ;所述的光電化學(xué)測(cè)定葡萄糖時(shí)使用的緩沖溶液的PH調(diào)節(jié)為5.0-9.0。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】:
[0014]圖1是發(fā)明制備的氧化鎳修飾ITO電極的掃描電鏡(TEM)圖(A)及X-射線衍射(XRD)圖(B)；
[0015]圖2是發(fā)明制備的葡萄糖氧化酶的固定層數(shù)對(duì)光電化學(xué)測(cè)定葡萄糖的影響；
[0016]圖3是發(fā)明制備的修飾電極對(duì)不同物質(zhì)的選擇性；
【具體實(shí)施方式】:
[0017]實(shí)施實(shí)例1:[0018]a、10毫升0.2mol / L的巰基乙酸與50毫升0.02mol / L的硝酸鋅溶液混合后，用lmol / L的NaOH溶液調(diào)節(jié)溶液的pH為中性；然后通入高純氮?dú)?0min后，加入0.1mol /L的Na2S水溶液，繼續(xù)通N2攪拌，50°C下反應(yīng)I小時(shí)，得水溶性ZnS納米材料；
[0019]b、將經(jīng)過(guò)預(yù)處理的ITO玻璃片浸在含有硝酸鎳和六次甲基四胺的混合物溶液中，50°C的水浴中反應(yīng)10分鐘后用去離子水沖洗電極表面；然后將電極在300°C煅燒30分鐘，得到氧化鎳修飾的ITO電極；
[0020]c、將所得到的氧化鎳修飾的ITO電極浸入到所合成的水溶性ZnS納米材料溶液中30分鐘，用水洗滌，得到ITO / NiO / ZnS修飾電極；將ITO / NiO / ZnS浸入到含有1%的TODA的溶液中30分鐘，用水洗滌后，滴加10微升葡萄糖氧化酶溶液反應(yīng)30分鐘，上述過(guò)程重復(fù)三次，將葡萄糖氧化酶固定到ITO / NiO / ZnS修飾電極表面；
[0021]d、將所得到的固定有葡萄糖氧化酶的ITO / NiO / ZnS修飾電極放入pH為7.0的0.lmol / L的Tris-HCl緩沖溶液中作為工作電極，加入待測(cè)定的含有葡萄糖的血清溶液，-0.2V電位(相對(duì)于飽和的Ag / AgCl電極)下，在自制的光電化學(xué)儀器上進(jìn)行光電流的測(cè)定。
[0022]實(shí)施實(shí)例2:
[0023]a、10毫升0.2mol / L的巰基丁二酸與50毫升0.02mol / L的氯化鎘溶液混合后，用lmol / L的NaOH溶液調(diào)節(jié)溶液的pH為中性；然后通入高純氮?dú)?0min后，加入0.1mol /L的Na2S水溶液，繼續(xù)通N2攪拌，100°C下反應(yīng)30分鐘，得水溶性CdS納米材料；
[0024]b、將經(jīng)過(guò)預(yù)處理的ITO玻璃片浸在含有硝酸鎳和三乙醇胺的混合物溶液中，70°C的水浴中反應(yīng)10分鐘后用去離子水沖洗電極表面；然后將電極在400°C下煅燒30分鐘，得到氧化鎳修飾的ITO電極；
[0025]C、將所得到的氧化鎳修飾的ITO電極浸入到所合成的水溶性CdS納米材料溶液中30分鐘，用水洗滌，得到ITO / NiO / CdS修飾電極；將1? / NiO / CdS浸入到含有0.5%的PEI的溶液中30分鐘，用水洗滌后，滴加10微升葡萄糖氧化酶溶液反應(yīng)30分鐘，上述過(guò)程重復(fù)四次，以將更多的葡萄糖氧化酶固定到ITO / NiO / CdS修飾電極表面；
[0026]d、將所得到的固定有葡萄糖氧化酶的ITO / NiO / CdS修飾電極放入pH為5.0的0.lmol / L的Tris-HCl緩沖溶液中作為工作電極，加入待測(cè)定的含有葡萄糖的血清溶液，-0.2V電位(相對(duì)于飽和的Ag / AgCl電極)下，在自制的光電化學(xué)儀器上進(jìn)行光電流的測(cè)定。
[0027]實(shí)施實(shí)例3:
[0028]a、10毫升0.2mol / L的半胱氨酸與50毫升0.02mol / L的硝酸鉛溶液混合后，用lmol / L的NaOH溶液調(diào)節(jié)溶液的pH為中性；然后通入高純氮?dú)?0min后，加入0.1mol /L的Na2S水溶液，繼續(xù)通N2攪拌，室溫下反應(yīng)30分鐘，得水溶性PbS納米材料；
[0029]b、將經(jīng)過(guò)預(yù)處理的ITO玻璃片浸在含有硝酸鎳和二乙胺的混合物溶液中，90°C的水浴中反應(yīng)10分鐘后用去離子水沖洗電極表面；然后將電極在350°C下煅燒30分鐘，得到氧化鎳修飾的ITO電極；
[0030]c、將所得到的氧化鎳修飾的ITO電極浸入到所合成的水溶性PbS納米材料溶液中30分鐘，用水洗滌，得到ITO / NiO / PbS修飾電極；將ITO / NiO / PbS浸入到含有1%的PAH的溶液中30分鐘，用水洗滌后，滴加10微升葡萄糖氧化酶溶液反應(yīng)30分鐘，上述過(guò)程可以重復(fù)兩次，以將更多的葡萄糖氧化酶固定到ITO / NiO / PbS修飾電極表面；
[0031]d、將所得到的固定有葡萄糖氧化酶的ITO / NiO / PbS修飾電極放入pH為8.0的0.lmol / L的TriS-HCl緩沖溶液中作為工作電極，加入待測(cè)定的含有葡萄糖的血清溶液，-0.2V電位(相對(duì)于飽和的Ag / AgCl電極)下，在自制的光電化學(xué)儀器上進(jìn)行光電流的測(cè)定。
【權(quán)利要求】
1.血清中葡萄糖的光電化學(xué)測(cè)定方法，其特征在于: a、10毫升0.2mol / L的表面修飾劑與50毫升0.02mol / L的水溶性金屬(用E代表)離子鹽溶液混合后，用lmol / L的NaOH溶液調(diào)節(jié)溶液的pH為中性；然后通入高純氮?dú)?0min后，加入0.1mol / L的Na2S水溶液，繼續(xù)通N2攪拌，一定溫度下反應(yīng)30分鐘-1.5小時(shí)，得水溶性硫化物(通式表示為ES)納米材料； b、將經(jīng)過(guò)預(yù)處理的ITO玻璃片浸在含有硝酸鎳和有機(jī)胺的混合物溶液中，一定溫度的水浴中反應(yīng)10分鐘后用去離子水沖洗電極表面；然后將電極在一定溫度下煅燒30分鐘，得到氧化鎳修飾的ITO電極； C、將所得到的氧化鎳修飾的ITO電極浸入到所合成的水溶性硫化物(ES)納米材料溶液中30分鐘，用水洗滌，得到ITO / NiO / ES修飾電極；將ITO / NiO / ES浸入到含有0.5% -2%的高分子聚合物的溶液中30分鐘，用水洗滌后，滴加10微升葡萄糖氧化酶溶液反應(yīng)30分鐘，上述過(guò)程可以重復(fù)多次，以將更多的葡萄糖氧化酶固定到ITO / NiO / ES修飾電極表面； d、將所得到的固定有葡萄糖氧化酶的ITO / NiO / ES修飾電極放入一定pH的0.1mol / L的Tris-HCl緩沖溶液中作為工作電極，加入待測(cè)定的含有葡萄糖的血清溶液，-0.2V電位(相對(duì)于飽和的Ag / AgCl電極)下，在自制的光電化學(xué)儀器上進(jìn)行光電流的測(cè)定。
2.權(quán)利要求1所述的水溶性硫化物納米材料，所用的金屬離子的可溶性鹽選自鋅離子，鎘離子，鉛離子的可溶性鹽。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氧化鎳修飾的ITO電極的制備，其特征在于所述的有機(jī)胺，選自六次甲基四胺，十八烷基胺，叔丁胺，二甲胺，三乙胺，三乙醇胺，所述的水浴反應(yīng)的溫度為60-100°C，所述的氧化鎳電極的煅燒溫度為250-450°C。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的葡萄糖氧化酶固定到ITO/ NiO / ES修飾電極表面的方法，所使用的高分子聚合物選自PAMAM，PDDA, PAH, PEI。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的血清中葡萄糖的光電化學(xué)測(cè)定方法，其特征在于光電化學(xué)測(cè)定葡萄糖時(shí)的緩沖溶液的PH調(diào)節(jié)為5.0-9.0。
【文檔編號(hào)】G01N27/26GK103616420SQ201310658953
【公開(kāi)日】2014年3月5日 申請(qǐng)日期:2013年12月5日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月5日
【發(fā)明者】王光麗, 劉康麗, 束軍仙, 董玉明 申請(qǐng)人:江南大學(xué)