多巴胺在纳米金修饰微玻碳电极上的电化学行为研究(精)
利用石墨纳米片／Nafion复合薄膜修饰电极测定多巴胺的方法
何海红：液相色谱仪波长校准的新方法 ７１ ０ １．０ １．５ ｔ／ｍｍ ２．Ｏ
图３咖啡因一乙腈色谱图
４结语 目前分析仪器行业飞速发展，这就要求检定员 在仪器检定过程中不断摸索改进，对现有方法进行 补充完善，提高检定规程的可操作性。既要制定严 谨科学的检定校准方法又要尽量满足客户的需求， 使检定校准方法向着快捷、实用、科学的方向发展。 参考文献 『１］ＪＪＧ ７０５—２００２液相色谱仪检定规程『Ｓ］．
ＮＥＷ ＷＡＶＥＬＥＮＧＴＨ ＣＡＬＩＢＲＡＴＩＯＮ ＭＥＴＨＯＤ ＯＦ ＬＩＱＵＩＤ ＣＨＲＯＭＡＴＯＧＲＡＰＨＹ Ｈｅ Ｈａｉｈｏｎｇ （Ｎａｔｉｏｎａｌ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｍｅｔｒｏｌｏｇｙ，Ｂｅｒｉｎｇ １０００１３，Ｃｈｉｎａ） ＡＢＳＴＲＡＣＴ Ａ ｎｅｗ ｍｅｔｈｏｄ ｆｏｒ ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ ｃａｌｉｂｒａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｈｉｇｈ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ｌｉｑｕｉｄ ｃｈｒｏｍａｔｏｇｒａｐｈｙ（ＨＰＬＣ）ｂｙ ｕｓｉｎｇ ｃａｆｆｅｉｎｅ ａｃｅｔｏｎｉｔｒｉｌｅ ｓｏｌｕｔｉｏｎ ｗａｓ ｐｕｔ ｆｏｒｗａｒｄ．Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ ｗａｓ ｃａｒｒｉｅｄ ｏｕｔ ｏｎ ｔｗｏ ＨＰＬＣ．Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｃｏｕｌｄ ｍｅｅｔ ｔｈｅ ｒｅｑｕｅｓｔ ｏｆ ＪＪＧ７０５—２００２ Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｈｒｏｍａｔｏｇｒａｐｈ Ｖｅｒｉｆｉｃａｔｉｏｎ Ｒｅｇｕｌａｔｉｏｎ ｆｏｒ Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ，ｉｎｄｉｃａｔｉｏｎ ｅｒｒｏｒ ａｎｄ ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ ａｃｃｕｒａｃｙ．Ｃｏｍｐａｒｅｄ ｗｉｔｈ ｏｌｄ ｖｅｒｉｆｉｃａｔｉｏｎ ｍｅｔｈｏｄ ｏｆ ｔｈｅ ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ，ｔｈｉｓ ｍｅｔｈｏｄ ｉｓ ｅａｓｙ ｔｏ ｄｏ ａｎｄ ｈａｓ ｎｏ ｐｏｌｌｕｔｉｏｎ ｆｏｒ ｔｈｅ ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔ． ＫＥＹＷＯＲＤＳ ｈｉｇｈ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ｌｉｑｕｉｄ ｃｈｒｏｍａｔｏｇｒａｐｈｙ，ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ ｉｎｄｉｃａｔｉｏｎ ｅｒｒｏｒ，ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ ａｃｃｕｒａｃｙ，ｃａｆｆｅｉｎｅ
离子液体凝胶修饰玻碳电极对多巴胺,
石墨烯/离子液体凝胶修饰玻碳电极对多巴胺，抗坏血酸和尿酸的同时检测谢翔，邵元华*北京大学化学与分子工程学院分析化学研究所, 北京，100871*联系人：yhshao@多层石墨烯（Graphene nanoplatelets, GN）和离子液体（1-甲基-3-辛基咪唑六氟磷酸盐，OMimPF6）可以通过一定比例混合研磨得到黑色凝胶[1]。
利用涂抹的方法把制备得到的凝胶修饰到玻碳（GC）电极表面，从而得到了GN/OMimPF6/GC 修饰电极，采用这种新型的石墨烯修饰电极可以对多巴胺，抗坏血酸和尿酸进行电化学同时检测[2]，如图1所示。
经过条件优化实验以后，在大量抗坏血酸存在的情况下，多巴胺的线性检测范围可以从1.0 ×10-6到1.0 ×10-4 M，检测限为1.0×10-7 M。
Figure 1 Differential pulse voltammogram of (A) 0.2 mM DA, (B) 0.4 mM AA and (C) 0.4 mM UAon the GN-OMimPF6/GC electrode in 0.10 M PBS, pH 7.04. DPV conditions: amplitude, 50 mV;pulse width, 50 ms; pulse period, 200 ms.致谢：国家自然科学基金委资助项目（No. 20735001; 20771010）参考文献[1] Fukushima, T.; Kosaka, A.; Lshimura, Y.; Yamamoto, T.; Takigawa, T. Ishii, N.; Aida, T. Science 2003, 300, 2072.[2] Zhao, Y. F.; Gao, Y. Q.; Zhan, D. P.; Liu, H.; Zhao, Q.; Kou, Y.; Shao, Y. H.; Li, M. X.; Zhuan, Q. K.; Zhu, Z. W. Talanta2005, 66, 51.Simultaneously detection of dopamine, ascorbic acid and uric acid using a graphene sheets-ionic liquid gel modified glassy carbonelectrodeXiang Xie, Yuanhua Shao*(Institute of Analytical Chemistry, College of Chemistry and Molecular Engineering,Peking University, Beijing 100871, PR China)Graphene nanoplatelets (GN) can form a gel when mixed with the ionic liquid of 1-octyl-3-methylimidazolium hexaflurophosphate (OMimPF6) by grinding. The obtained GS-OMimPF6 gel can be used to fabricate a GS-OMimPF6 modified glassy carbon electrode (GS-OMimPF6/GCE) to simultaneously detect dopamine (DA), ascorbic acid (AA) and uric acid (UA) by cyclic voltammetry and differential pulse voltammetry, as shown in Figure 1. Under the optimized conditions, the linear range for the detection of DA concentration was from1.0 ×10-6 to1.0 ×10-4 M in the presence of a large excess of AA, and the limit of detection was found to be 1.0×10-7 M (the signal to noise ratio, S/N, equal to 3).。
基于碳纳米笼直接修饰电极的多巴胺电化学传感器
基于碳纳米笼直接修饰电极的多巴胺电化学传感器李桂香;张艳丽;庞鹏飞;冯莉莉;王红斌【摘要】采用模板法制备了直径约100 nm的碳纳米笼(CNCs),透射电镜表征表明制备的CNCs呈空心笼状结构.利用滴涂法将CNCs直接修饰在玻碳电极(GCE)表面,构建了多巴胺电化学传感器(CNCs/GCE).研究表明,CNCs/GCE对多巴胺的电化学氧化具有良好的催化性.最优实验条件下,CNCs/GCE对多巴胺检测的线性范围是8×10-8～2×10-4 mol/L,检出限为6×10-9 mol/L(S/N=3).结果表明,该多巴胺电化学传感器具有良好的稳定性、重现性和选择性,用于实际样品多巴胺注射液中多巴胺含量的测定,结果令人满意.【期刊名称】《云南民族大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2018(027)003【总页数】7页(P185-191)【关键词】多巴胺;碳纳米笼;电化学传感器【作者】李桂香;张艳丽;庞鹏飞;冯莉莉;王红斌【作者单位】云南民族大学化学与环境学院,云南昆明650500;云南民族大学化学与环境学院,云南昆明650500;云南民族大学化学与环境学院,云南昆明650500;云南民族大学化学与环境学院,云南昆明650500;云南民族大学化学与环境学院,云南昆明650500【正文语种】中文【中图分类】O657.1多巴胺（dopamine，DA）是儿茶酚胺家族中简单的有机化学物质，是一种单胺神经递质［1－3］.DA在中枢神经、肾、激素和心血管系统的功能中起重要作用，其异常水平可导致严重的神经系统疾病，如帕金森病、精神分裂症、阿尔茨海默病、亨廷顿病、癫痫和药物成瘾症［4－5］.因此，发展体内／体外检测DA的简单、灵敏和准确的分析方法是非常重要的.在过去几十年，已经开发了多种测定DA的方法，如分光光度法［6］、比色法［7］、色谱法、荧光测定法［8］、化学发光法、毛细管电泳质谱仪［9］、离子色谱仪和高效液相色谱法（HPLC）［10］等.然而，这些检测技术普遍耗时，需要昂贵的仪器设备和复杂的操作，且样品需要预处理，操作时间长，检测成本高［11－14］.与传统检测技术相比，电化学分析方法由于其灵敏度高、响应快、操作简单、易小型化、成本效益好、检测限低、原位检测能力强等特点［15－16］，在DA传感器中受到了广泛的关注.然而，DA的不可逆性及其氧化产物在电极表面结垢易导致电极性能变差［17］.因此，通过精心设计电化学传感器来改进其选择性和检测灵敏度是至关重要的［18－21］.到目前为止，已经利用多种纳米材料修饰电极来实现DA的高灵敏度和高选择性测定，例如碳纳米材料、金属纳米颗粒、金属氧化物和导电聚合物.其中，基于碳纳米材料优良的电学性能，以其作为电极修饰材料，可显著提高电化学传感器的性能［22－25］.碳纳米笼（CNCs）是一类新型的三维碳纳米材料，具有与富勒烯相似的独特中空结构.相比于富勒烯，CNCs本身具有更多的碳原子、更大的尺寸和更丰富的多孔结构.特殊的中空结构使CNCs呈现出石墨化程度高、纯度高、电导率高、机械强度高、良好的化学性质和生物相容性等特点，近年来受到科学界的极大关注.1998年人们第1次采用直流电弧放电法合成了CNCs，但目前主要是利用模板法来制备空心CNCs材料［26］.独特的中空多孔结构和高比表面积赋予CNCs一系列独特的物理和化学性质，因此CNCs在许多领域得到了广泛的应用，如小分子吸附、催化、储能和膜燃料电池等［27－28］.据我们所知，CNCs作为敏感材料或电极材料在电化学传感器领域的应用鲜有报道.在本工作中，首先采用模板法制备了直径约100 nm的空心碳纳米笼（CNCs），然后利用滴涂法将制备得到的CNCs直接修饰在玻碳电极（GCE）表面，构建了多巴胺电化学传感器（CNCs／GCE）.利用循环伏安法（CV）和差分脉冲伏安法（DPV）研究了CNCs／GCE对多巴胺的电化学行为.实验结果表明，CNCs／GCE 对多巴胺的电化学氧化具有良好的催化作用.该多巴胺电化学传感器具有制备简单、灵敏度高、检出限低、稳定性和重现性好、选择性高等特点，且用于实际样品多巴胺注射液中多巴胺含量的测定，结果令人满意.1 实验部分1.1 试剂与仪器聚乙烯吡咯烷酮（PVP，MW 10 000）、酸盐多巴胺（DAH）和三羟甲基氨基甲烷（Tris）购自上海阿拉丁生化科技股份有限公司，铁氰化钾（K3［Fe（CN）6］）、盐酸（HCl）和乙醇等均为分析纯，购自国药集团化学试剂有限公司.以0.1 M磷酸盐缓冲溶液（pH 6.0）作为支持电解质，本实验中所有溶液均采用超纯水（＞18 MΩ）配制.所有电化学测量均在CHI660D型电化学工作站（上海辰华仪器有限公司）上完成.电化学测量利用3电极体系，玻碳电极（GCE）作为工作电极，饱和甘汞电极（SCE）作为参比电极，Pt片作为辅助电极.形貌表征利用透射电镜JEOL JEM－2100（FEI，NOVA NANOSSEM－450）进行，加速电压为200 kV.1.2 碳纳米笼的制备采用改进的模板法制备碳纳米笼［29］.首先，制备普鲁士蓝（PB）晶体.分别称取6 g聚乙烯吡咯烷酮（PVP）和0.23 g铁氰化钾（K3［Fe（CN）6］）溶解于80mL 0.01 mol／L HCl溶液，混合溶液移入电烘箱中，80℃下加热陈化24 h，离心分离，分别用去离子水和无水乙醇洗涤沉淀物数次，再将沉淀在60℃真空干燥箱中干燥24 h，得到粒径约100 nm的PB晶体.其次，称取上述PB晶体0.5 g、盐酸多巴胺（DAH）1 g，溶于 250 mL 10 mmol／L Tris－HCl（pH 8.5）缓冲液，超声处理1 h后，再在室温下缓慢搅拌24 h.离心分离，产物分别用去离子水和无水乙醇洗涤数次，60℃真空干燥箱中干燥12 h，得到聚多巴胺包裹的普鲁士蓝晶体（PB＠PDA）.将PB＠PDA在氮气保护管式炉内550℃下煅烧1 h，升温速率10℃／min.将煅烧产物在6 mol／L HCl 溶液中超声12 h，重复3～4次将模板去除干净.60℃烘干后，再次将黑色产物在氮气保护管式炉内750℃下煅烧1 h，对产物进行活化，改善其石墨化程度和导电性，得到中空结构的碳纳米笼.1.3 传感器的制备工作电极玻碳电极（GCE，d＝3 mm）使用之前，首先用0.3，0.05μm的Al2 O3粉打磨抛光，依次用去离子水、无水乙醇和去离子水超声清洗.之后将GCE浸泡于Piranha溶液V（H2 SO4）∶V（H2 O2）＝3∶1中1 h，去离子水冲洗.再将 GCE置于0.5 M H2 SO4溶液中，在－0.2～1.6 V电位范围内，采用循环伏安扫描30圈以活化电极.处理好的GCE用去离子水洗涤，N2吹干备用.取8μL碳纳米笼分散液（1 mg／mL）滴涂于之前预处理好的GCE表面，红外灯下烘干，得到碳纳米笼修饰的玻碳电极（CNCs／GCE），即多巴胺电化学传感器.1.4 电化学检测多巴胺支持电解质为0.1 mol／L pH 6.0 PBS缓冲液，采用循环伏安法（CV）和微分脉冲伏安法（DPV）研究多巴胺的电化学行为和传感器性能.CV的扫描速率为100 mV／s，电位范围为－0.2～0.6 V.DPV的电位范围为－0.1～0.5 V，脉冲幅度为4 mV，脉冲宽度为0.1 s.2 结果与讨论2.1 传感器的设计和检测原理电化学传感器的制备过程和检测原理如图1所示.首先，采用改进的模板法制备得到碳纳米笼.之后，将碳纳米笼溶液直接滴涂于玻碳电极（GCE）表面，构建多巴胺电化学传感器.该传感器的制备具有简单、易操作的特点.由于CNCs与DA分子之间的π－π相互作用和范德华力，显著增强了电化学响应信号，从而实现对DA 的电化学检测.2.2 碳纳米笼的表征利用透射电子显微镜（TEM）和高分辨率透射电子显微镜（HRTEM）对CNCs的形貌进行表征，如图2所示.由图2A可见，制备的CNCs呈中空结构，平均直径约为100 nm，且在溶液中可均匀分散.HRTEM图表明，CNCs的壁厚约为6 nm.除此之处，还对CNCs进行了EDS和XRD表征（数据未提供），均表明制备的CNCs为空心笼状结构.2.3 扫描速率的影响不同扫描速率下，通过测定CNCs／GCE对DA的循环伏安（CV）曲线，研究了修饰电极的电催化性能.在0.1 mol／L pH 6.0 PBS中，扫描速率从0.02 V／s增加至 0.2 V／s，CNCs／GCE对 15－M DA的CV响应曲线如图3所示.由图3A可见，随着扫描速率增加，氧化还原峰电流增大，且阳极峰电流（i pa）和阴极峰电流（i pc）均与扫描速率成线性关系（图3B），线性回归方程分别为i pa（μA）＝－179.76 v（V／s）－0.59（R＝0.999 2）和 i pc（μA）＝187.96v（V／s）－0.15（R ＝0.999 3）.峰电流与扫描速率成正比说明DA在CNCs／GCE表面的氧化还原动力学是典型的扩散控制过程.2.4 实验条件的优化为了高灵敏地检测目标物DA，我们对实验条件进行了优化.首先，优化了传感器制备过程中CNCs的滴涂量对传感器CV响应电流的影响.如图4A所示，响应电流随CNCs滴涂量增加而增大，当滴涂量达到8μL时，响应电流达到最大值.继续增加滴涂量，响应电流减小，可能与敏感层太厚，阻碍电子的传输有关.因而，在本实验中，最佳滴涂量选择8μL 1 mg／mL碳纳米笼分散液.其次，优化了DA测定条件中缓冲液的pH值.由图4B可见，在0.1 moL PBS缓冲液中，缓冲液pH值从5.0改变到7.0，响应电流先增加后减小，pH 6.0时响应电流达最大值.故本实验中，选择pH 6.0的0.1 moL PBS作为检测DA的缓冲液.2.5 多巴胺的电化学检测在最佳实验条件下，以 CNCs／GCE为工作电极，在0.1 moL pH 6.0 PBS缓冲液中，采用微分脉冲伏安法（DPV）测定传感器对不同浓度DA的氧化峰电流响应曲线，如图5所示.由图5A可见，CNCs／GCE氧化峰电流随DA浓度的增加（8×10－8、5×10－7、1×10－5、2.5×10－5、5×10－5、1×10－4、1.2×10－4、1.5×10－4、1.8×10－4、2×10－4 mol／L）而增大，线性响应浓度范围为8×10－8～2×10－4 mol／L，线性方程为 i pa（μA）＝－0.944C DA（μmol／L）－2.901（R2＝0.997 0）（图5B）.当信噪比为3时（S／N ＝3），计算出的检出限为6×10－9 mol／L.表1对比了不同纳米材料修饰电极检测DA的性能.由表可见，CNCs修饰GCE构建的电化学传感器，在线性范围和检出限方面优于其它已报道的DA电化学传感器.2.6 传感器的重现性、稳定性和选择性为了进一步测试传感器对实际样品测试的可行性和可靠性，我们分别考察了该传感器的重现性、稳定性和选择性.首先，在相同实验条件下，利用同一支修饰电极连续测试相同浓度的DA溶液10次，得到峰电流的相对标准偏差（RSD）为5%.其次，采用相同的制备方法和过程，得到4支不同的修饰电极，相同条件下测试得到的RSD为8.4%.以上结果表明该传感器具有良好的重现性.最后，将制备好的传感器在室温下储存20 d，发现其对DA的电流响应仍可达初始响应电流的95.7%，说明该传感器具有良好的稳定性.表1 不同材料修饰的多巴胺电化学传感器性能对比修饰电极线性范围／（μmol·L －1）参考文献GO／GCE 1～15 0.27 ［30］检出限／（μmol·L－1）GQDs／GCE 1～150 0.115 ［1］MIP／MWNTs／GCE 0.625～10 0.06 ［31］pHQ／AuNPs／NF 0.1～10 0.04 ［12］Pd／RGO／GCE 0.45～421 0.18 ［14］ERGO／GCE 0.5～60 0.5 ［11］CNCs／GCE 0.08～200 0.006本文选择性实验测试了一些有代表性和电化学活性的干扰物质，如抗坏血酸、尿酸、葡萄糖和无机盐等.如图6所示，首先测试了传感器对40μmol／L DA的电流响应，之后分别加入10倍过量的氯化钠（NaCl）、硝酸钙（Ca（NO3）2）、硫酸锌（ZnSO4）、氯化镁（MgCl2）、葡萄糖（Glucose）、抗坏血酸（AA）和尿酸（UA）干扰物质，并分别记录传感器的电流响应.实验结果表明，传感器对DA具有明显的电流响应，但加入10倍过量的干扰物质后，电流响应并未明显增加，表明该传感器对多巴胺的检测具有良好的选择性.2.7 实际样品测定为了评估该传感器的实用性和可靠性，我们对实际样品盐酸多巴胺注射液进行了测试.利用0.1 mol／L pH 6.0 PBS对盐酸多巴胺注射液样品稀释1 000倍，采用标准加法测试样品中DA的含量，测定结果如表2所示.对实际样品测定的回收率为96.5%～104.0%，相对标准偏差RSD为2.96%～4.52%，表明该多巴胺电化学传感器可用于实际样品的测定，且具有较好的准确性.表2 传感器对盐酸多巴胺注射液中多巴胺的测定结果注：*为相对标准偏差，测定次数n为3.试验编号加入量／mol／L ／%1 0 0.03检测值／mol／L 回收率／%RSD*——2 2 1.99 97.3 2.96 3 4 3.91 96.5 4.13 6 6.27 104.0 4.52 43 结语本文采用模板法制备出空心结构的碳纳米笼，并对其形貌和结构进行了表征.利用简单的滴涂法构建了CNCs／GCE电化学传感器，并用于多巴胺的检测.实验结果表明，该传感器具有灵敏度高、选择性好、线性范围宽和检出限低等特点，且对实际样品的测定结果令人满意.碳纳米笼的高比表面积和三维多孔结构，也可用于其它传感器和相关领域的应用.参考文献：［1］LI Y，JIANG Y，MO T，et al.Highly selective dopamine sensor based on graphene Quantum dots self－assembled monolayers modified electrode［J］.Journal of Electroanalytical Chemistry，2016，767：84－90. ［2］NURZULAIKHA R，LIM H N，HARRISON I，et al.Graphene／SnO2 nanocomposite－modified electrode for electrochemical detection of dopamine［J］.Sensing and Bio－Sensing Research，2015，5：42－49. ［3］LIN M.A dopamine electrochemical sensor based on gold nanoparticles／over－oxidized polypyrrole nanotube composite arrays ［J］.RSC Advances，2015，5（13）：9848－9851.［4］LIU L，DU J，LI S，et al.Amplified voltammetric detection of dopamine using ferrocene－capped gold nanoparti-cle／streptavidin conjugates［J］.Biosensors＆Bioelectronics，2013，41（1）：730－735.［5］NJAGI J，CHERNOV M M，LEITER JC，et al.Amperometric detection of dopamine in vivo with an enzyme based carbon fiber microbiosensor ［J］.Analytical Chemistry，2010，82（3）：989－996.［6］ABBASPOUR A，KHAJEHZADEH A，GHAFFARINEJAD A.A simple and cost－effective method，as an appropriate alternative for visible spectrophotometry：development of a dopamine biosensor［J］.Analyst，2009，134（8）：1692－1698.［7］LIN Y，CHEN C，WANG C，et al.Silver nanoprobe for sensitive and selective colorimetric detection of dopamine via robust Ag－catechol interaction［J］.Chemical Communications，2011，47（4）：1181－1183. ［8］CHENG Y，WU J，GUO C，et al.A facile water－stable MOF－based“off－on”fluorescent switch for label－free detection of dopamine in biological fluid［J］.Journal of Materials Chemistry B，2017，5（13）：2524-2534.［9］GU H，VARNER E L，GROSKREUTZ SR，et al.In vivo monitoring of dopamine by microdialysis with 1 min temporal resolution using online capillary liquid chromatography with electrochemical detection［J］.Analytical Chemistry，2015，87（12）：6088－6094.［10］ZHOU Y，YAN H，XIE Q，et al.Simultaneous analysis of dopamine and homovanillic acid by high－performance liquid chromatography with wall－jet／thin－layer electrochemical detection［J］.Analyst，2013，138（23）：7246－7253.［11］YANG L，LIU D，HUANG J，et al.Simultaneous determination of dopamine，ascorbic acid and uric acid at electrochemically reducedgraphene oxide modified electrode［J］.Sensors＆Actuators B Chemical，2014，193（5）：166－172.［12］LI X Y，Lu X J，KAN X W.3D electrochemical sensor based on poly （hydroquinone）／gold nanoparticles／nickel foam for dopamine sensitive detection［J］.Journal of E-lectroanalytical Chemistry，2017，799：451-458.［13］LI Y，YUE G，BOZ，et al.A novel electrochemical biomimetic sensor based on poly（Cu－AMT）with reduced graphene oxide for ultrasensitive detection of dopamine［J］.Talanta，2017，162：80－89.［14］WANG J，YANG B，ZHONG J，et al.Dopamine and uric acid electrochemical sensor based on a glassy carbon electrode modified with cubic Pd and reduced graphene oxide nanocomposite［J］.Journal of Colloid＆Interface Science，2017，497：172－180.［15］ZHANG M，LIAO C，YAO Y，et al.High-Performance Dopamine Sensors Based on Whole-Graphene Solution-Gated Transistors［J］.Advanced Functional Materials，2014，24（7）：978－985.［16］HUANG Y，CHENG C，TIAN X，et al.Low－potential amperometric detection of dopamine based on MnO2，nanowires／chitosan modified gold electrode［J］.Electrochimica Acta，2013，89：832－839.［17］HUANG Y H，CHEN JH，SUN X，et al.One－pot hydrothermal synthesis carbon nanocages－reduced graphene oxide composites for simultaneous electrochemical detection of catechol and hydroquinone ［J］.Sensors＆Actuators B Chemical，2015，212：165－173.［18］ZHAO L，CAI Z，YAO Q，et al.Electropolymerization fabrication ofthree－dimensional N，P－co－doped carbon network as a flexible electrochemical dopamine sensor［J］.Sensors＆Actuators B Chemical，2017，253：1113－1119.［19］XU H，XIAO J，YAN L，et al.An electrochemical sensor for selective detection of dopamine based on nickel tetrasulfonated phthalocyanine functionalized nitrogendoped graphene nanocomposites［J］.Journal of Electroanalytical Chemistry，2016，779：92－98.［20］HALDORAI Y，VILIAN A T E，RETHINASABAPATHY M，etal.Electrochemical determination of dopamine using a glassy carbon electrode modified with TiN－reduced graphene oxide nanocomposite ［J］.Sensors＆Actuators B Chemical，2017，253：1113-1119.［21］LI Y，SONG H，ZHANG L，et al.Supportless electrochemical sensor based on molecularly imprinted polymer modified nanoporous microrodfor determination of dopamine at trace level［J］.Biosensors＆Bioelectronics，2016，78：308－314.［22］KU S，PALANISAMY S，CHEN S M.Highly selective dopamine electrochemical sensor based on electrochemically pretreated graphite and nafion composite modified screen printed carbon electrode［J］.Journal of Colloid＆Interface Science，2013，411（6）：182－186.［23］ SANGAMITHIRAI D，MUNUSAMY S，NARAYANAN V，etal.Fabrication of neurotransmitter dopamine electrochemical sensor based on poly（o－anisidine）／CNTs nanocomposite［J］.Surfaces＆Interfaces，2016，4：27－34.［24］ZIOLKOWSKA D A，JANGAM JSD，RUDAKOV G，et al.Simplesynthesis of highly uniform bilayer－carbon nanocages［J］.Carbon，2017，115：617－624.［25］LI Z，ZHANG L，LI B，et al.Convenient and largescale synthesis of hollow graphene－like nanocages for electrochemical supercapacitor application［J］.Chemical Engineering Journal，2017，313：1242－1250. ［26］GAO F，DU L，YU Z，et al.A sensitive sandwich－type electrochemical aptasensor for thrombin detection based on platinum nanoparticles decorated carbon nanocages as signal labels［J］.Biosensors ＆ Bioelectronics，2016，86：185－193.［27］HUANG Y H，CHEN JH，SUN X，et al.Graphitic carbon nanocage modified electrode for highly sensitive and selective detection of dopamine［J］.RSC Advances，2015，5（100）：82623－82630.［28］XIAO X W，ZHE H T，MIN Z，et al.Carbon nanocages：A new support material for Pt catalyst with remarkably high durability［J］.Scientific Reports， 2014， 4（3）：4437.［29］LI W，WU J，CHEN Y，et al.Hollow Nitrogen－doped Fe3 O4／carbon nanocages with hierarchical porosities as anode materials for lithium－ion batteries［J］.Electrochimica Acta，2015，186：50－57. ［30］GAO F，CAI X，WANG X，et al.Highly sensitive and selective detection of dopamine in the presence of ascorbic acid at graphene oxide modified electrode［J］.Sensors＆Actuators B Chemical，2013，186（6）：380－387.［31］KAN X，ZHOU H，LI C，et al.Imprinted electrochemical sensor for dopamine recognition and determination based on a carbon nanotube／polypyrrole film［J］.Electrochimica Acta，2012，63：69－75.。
多巴胺电化学检测研究进展
多巴胺电化学检测研究进展王保光;张鑫;张雪华;何声太;贺涛【摘要】对近年来电化学方法在多巴胺检测方面的应用和进展进行了综述,并对其发展前景进行了展望.【期刊名称】《应用化工》【年(卷),期】2013(042)012【总页数】4页(P2267-2270)【关键词】多巴胺;灵敏度;选择性;修饰电极;电化学检测【作者】王保光;张鑫;张雪华;何声太;贺涛【作者单位】天津工业大学材料科学与工程学院,天津300387;国家纳米科学中心,北京100190;国家纳米科学中心,北京100190;国家纳米科学中心,北京100190;天津工业大学材料科学与工程学院,天津300387;国家纳米科学中心,北京100190【正文语种】中文【中图分类】TQ035;TQ320.77+2;O646多巴胺(DA)属于儿茶酚胺类物质，是哺乳动物和人类中枢神经系统中一种非常重要的信息传递物质，缺乏DA可导致一些重要疾病如精神分裂症和帕金森氏症［1］，所以对DA的研究在神经生理学、临床医学、制药学等许多学科都具有十分重要的意义。
近年来，围绕着发展高灵敏度高选择性检测DA的在线分析方法，研究者做了大量的努力，电化学、化学发光、高效液相色谱法、表面等离子体共振、表面增强拉曼以及荧光法等检测DA的方法相继涌出。
在诸多方法当中，电化学分析法具有高选择性、高灵敏度、高稳定性等优点，尤其是微型电化学探针具有良好的生物相容性，能够进行活体在线分析，这使电化学分析方法成为检测DA的理想方法。
在过去几十年的时间里，电化学检测多巴胺已经取得了很大的进展。
但是，直接电化学方法检测DA面临以下问题:①抗坏血酸和尿酸与DA共存于大脑和体液中，在裸电极上三者的氧化电位相近，易对DA检测造成干扰;②AA的浓度一般为10－7～10－3 mol/L不等，且易被氧化失去两个氢原子而转变成脱氢AA，而DA 的浓度为10－8～10－6 mol/L，AA 能够还原DA的电化学氧化产物使其再生;③DA的氧化产物会在电极表面形成一层薄膜而污染电极。
纳米铜修饰电极对多巴胺和抗坏血酸的同时测定
图 2 pH 对 DA、AA 峰电位的影响 F ig. 2 E ffect o f pH on the peak potential of DA
and AA at the Cu /A u m odified e lec trode
2 3 DA 和 AA 在修饰电极上的同时测定 本文讨论了混合溶液中 AA 和 DA 这两种 物
质的相互影响。实验表明, 定量的 DA 对 AA 的测 定无明显干扰 ( 图 3A ), 8 0 m ol /L 的 DA 与不同 浓度的 AA 共存时, AA 浓度在 5 0 10- 6m ol /L ~ 1 0 10- 3m ol /L 范围内变化, 其氧化峰电流与 浓 度成线性关系, 而 DA的还原峰电流保持不变。反 之, 定 量的 AA 对 DA 的 测定没有干扰 ( 图 3B ) , 100 0 mo l /L 的 AA 与不同 浓度的 DA 共存时, DA 在 8 0 10- 7 m o l/L ~ 2 0 10- 4 m o l/L 的浓度 范围内与其还原峰电流成线性关系, AA 的氧化峰 电流保持不变。所以可根据 AA 在修饰电极上的 阳极峰电流及 DA 的阴极峰电流与其浓度的关系, 同时检测混合溶液中 AA 和 DA 的含量。
扫速实验还发现, 修饰电极在 PBS中的氧 化 峰电流与扫速的平 方根成正比, 说明修饰电极 上 的反应主要受扩散 控制, 在以后的实验中选择 扫 速为 50 mV / s。
2 结果与讨论
2 1 修饰电极在 DA 和 AA混合溶液中的电化学 特性 裸电极与修饰电极在空白 PBS和 DA、AA 混
合溶液中的循环伏安曲线如图 1所示。裸电极在 空白 PBS(曲线 a) 中无明显的电化学响应, 而 Cu / Au修饰电极在空白 PBS( 曲线 c)中有一明显的氧 化峰, 说明纳米铜修饰到了电 极表面。与裸电极 ( 曲线 b) 相比, Cu /Au修饰电极在 DA、AA 混合溶 液中的氧化还原电流响应大大增强 ( 曲线 d)。这 表明纳米铜修饰电极对 DA 和 AA 有明显的催化 氧化作用, 极大降低了 DA、AA 的检测下限。
多巴胺在聚L-谷氨酸修饰碳黑微电极上的电催化氧化
多巴胺在聚L-谷氨酸修饰碳黑微电极上的电催化氧化
邓培红;张军;廖志华
【期刊名称】《衡阳师范学院学报》
【年(卷),期】2007(028)003
【摘要】研究了聚L-谷氨酸修饰碳黑微电极的制备及多巴胺在该电极上的电化学性质.实验表明:该修饰电极对神经递质多巴胺的电化学氧化有显著的催化作用,采用二次导数线扫伏安法对多巴胺进行定量分析,线性范围为1.0×10(-4)～4.0×10(-8)mol/L,检出限为8.0×10(-9)mol/L.该聚合物修饰电极具有良好的选择性,能有效地排除抗坏血酸对测定的影响,用于样品分析,结果满意.
【总页数】4页(P71-74)
【作者】邓培红;张军;廖志华
【作者单位】衡阳师范学院,化学与材料科学系,湖南,衡阳,421008;衡阳师范学院,化学与材料科学系,湖南,衡阳,421008;衡阳师范学院,化学与材料科学系,湖南,衡
阳,421008
【正文语种】中文
【中图分类】O657.1
【相关文献】
1.一氧化氮在水杨醛谷氨酸合镍修饰碳黑微电极上的电催化氧化 [J], 邓培红;张军;匡云飞
2.多巴胺在镍(Ⅱ)与水杨醛谷氨酸配合物修饰的碳黑微电极上的电化学行为 [J], 邓
培红;张军;熊祥;黎拒难
3.生理性一氧化氮在水杨醛谷氨酸合钴修饰碳黑微电极上的电催化氧化 [J], 邓培红;张军;黎拒难
4.聚L-苏氨酸修饰电极对多巴胺和肾上腺素的电催化氧化 [J], 马伟;孙登明
5.聚L-组氨酸修饰碳黑微电极的制备及多巴胺的测定 [J], 邓培红;张军;刘攀;黎拒难
因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
氯霉素在纳米钴修饰玻碳电极上的电化学行为及测定研究
万方数据
万方数据
万方数据
万方数据
氯霉素在纳米钴修饰玻碳电极上的电化学行为及测定研究
作者：张金磊， 谭学才， 谭生伟， 赵丹丹， 刘力， 黄增尉， 黄在银， ZHANG Jin-lei，TAN Xue-cai， TAN Sheng-wei， ZHAO Dan-dan， LIU Li， HUANG Zeng-wei， HUANG
Zai-yin
作者单位：张金磊,谭生伟,赵丹丹,刘力,黄增尉,黄在银,ZHANG Jin-lei,TAN Sheng-wei,ZHAO Dan-dan,LIU Li,HUANG Zeng-wei,HUANG Zai-yin(广西民族大学化学与生态工程学院,南宁
,530006)， 谭学才,TAN Xue-cai(广西民族大学化学与生态工程学院,南宁,530006;广西高
校化学与生物转化过程新技术重点实验室,南宁,530006)
刊名：
分析试验室
英文刊名：CHINESE JOURNAL OF ANALYSIS LABORATORY
年，卷(期)：2011,30(1)
本文链接：/Periodical_fxsys201101015.aspx。
Nafion修饰碳纤维纳米电极在抗坏血酸共存下选择性测定多巴胺
Nafion修饰碳纤维纳米电极在抗坏血酸共存下选择性测定多巴胺程寒;陈敏;杨沫;孙欣欣;韦光汉;兰嘉峰【摘要】采用电沉积法制备了Nation修饰碳纤维纳米电极,利用扫描电子显微镜(SEM)表征了该修饰电极的表面形貌,采用差示脉冲伏安法(DPV)研究了多巴胺和抗坏血酸在该修饰电极上的电化学行为.结果表明:多巴胺和抗坏血酸在裸碳纤维电极上均能发生电化学反应,两氧化峰重叠.修饰电极对带负电的抗坏血酸有良好的屏蔽作用,可在1.0mmol/L高浓度抗坏血酸的共存下选择性测定多巴胺,峰电流与多巴胺浓度在1.0×10-7～1.0×10-4mol/L之间呈现良好的线性关系,检出限为1.0×10-8mol/L.该法有望用于检测活体中多巴胺浓度.【期刊名称】《中南民族大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2013(032)001【总页数】4页(P50-53)【关键词】全氟磺酸-聚四氟乙烯共聚物;碳纤维纳米电极;多巴胺;抗坏血酸【作者】程寒;陈敏;杨沫;孙欣欣;韦光汉;兰嘉峰【作者单位】中南民族大学药学院,武汉430074;中南民族大学药学院,武汉430074;中南民族大学药学院,武汉430074;中南民族大学药学院,武汉430074;中南民族大学药学院,武汉430074;中南民族大学药学院,武汉430074【正文语种】中文【中图分类】O657.1多巴胺是一种重要的儿茶酚胺类神经递质，人和动物的行为与多巴胺密切相关［1］，抗坏血酸是一种维持机体正常生理功能的维生素，在哺乳动物组织中抗坏血酸和多巴胺常共存，平均浓度高于多巴胺100～1000倍，且与多巴胺的氧化峰重叠，干扰多巴胺的测定［2］.故排除抗坏血酸等的干扰，选择性测定多巴胺在生理功能研究和临床检测中具有有实际意义.多巴胺的活体检测电极必须尺寸足够小，灵敏度足够高和有效抗干扰等.Nafion聚合物具有导电性好，对热和化学物质稳定、阻抗小、水中溶解度小等特性，是一种良好的电极修饰材料［3］.Nafion膜本身含有磺酸基团，是一种优良的阳离子交换剂，用作电极修饰材料具有良好的离子选择性，它只与阳离子发生选择性交换，排斥中性分子和阴离子［4］，被广泛应用于化学修饰电极以增加修饰电极对阳离子的选择性［5］.本文制备了碳纤维纳米电极，利用电沉积法将Nafion修饰到碳纤维纳米电极表面，研究了多巴胺和抗坏血酸在该电极上的电化学行为.结果表明修饰电极对带负电的抗坏血酸有良好的屏蔽作用，可在高浓度抗坏血酸的共存下选择性测定多巴胺，采用该法制备的修饰电极尺寸小，灵敏度高，抗干扰能力强，有望用于检测活体中多巴胺浓度.1 材料和方法1.1 仪器XD-RFL倒置显微镜(宁波舜宇仪器有限公司)，CHI660D化学工作站(上海辰华仪器公司)，FE20K型酸度计(瑞士梅特勒-托利多集团).电化学实验采用双电极系统:碳纤维纳米电极为工作电极，Ag/AgCl为参比电极.1.2 试剂碳纤维(直径6μm，吉林市神舟碳纤维有限责任公司)，单壁碳纳米管(深圳市纳米港有限公司)，5%Nafion(Sigma)，DA(Sigma，用 0.1 mol/L 的HClO4配置成1.0×10-2mol/L的母液，4℃保存，用时用Tris-HCl缓冲溶液稀释)，碳粉导电胶(自制)，无水乙醇(分析纯，天津医药公司)，K3Fe(CN)6、抗坏血酸(分析纯，国药集团化学试剂有限公司)，实验用水为二次去离子水.1.3 碳纤维纳米电极的制作在酒精灯焰上拉制玻璃毛细管(内径1 mm)，使其尖端内径约20 μm，碳纤维(直径6 μm，长约15 mm)和铜丝(直径0.2 mm，长约10 cm)用碳粉导电胶粘连，将碳纤维从玻璃毛细管一端穿入至露出玻璃毛细管尖端外约2 mm，用粘胶将玻璃毛细管末端封住，粘胶固化后固定铜丝.将玻璃毛细管尖端置于酒精灯外焰数秒钟，玻璃迅速熔封，露出的碳纤维在酒精灯外焰上小心烧蚀，在倒置显微镜下测量电极长度，至露出的碳纤维长度100～200 μm，在酒精灯外焰上小心灼烧刻蚀至碳纤维尖端直径约150 nm，即为碳纤维纳米电极(CFNE).1.4 Nafion修饰的碳纤维纳米电极的制作将清洁的碳纤维纳米电极浸入1%Nafion溶液(无水乙醇稀释)中，在1.5V的电压下电镀20 s，取出晾干待用.2 结果与分析2.1 Nafion修饰方式对修饰电极稳定性的影响碳纤维纳米电极浸入1%Nafion溶液中，使用蘸涂法修饰电极，每次蘸涂后晾干，重复3次后，电极对AA几乎无响应，对多巴胺响应良好.利用高选择性和灵敏度的示差脉冲伏安法，将修饰后的电极在1.0×10－4mol/L DA中扫描，每次扫完后清洗晾干再测，重复10次，实验结果见图1a.如图1a所示，峰电流随着清洗次数的增加明显减小，说明此法不能将Nafion稳定地修饰到电极上，修饰重现性较差. 将碳纤维纳米电极浸入1%Nafion溶液中，在1.5V的电压下进行电沉积，将Nafion修饰到电极表面.当电沉积时间达20 s时，修饰电极能阻断对AA的电化学响应，并且对DA的响应良好，将修饰后的电极在1.0×10－4mol/L DA中进行DPV扫描，每次扫完后清洗晾干再测，重复10次，实验结果见图1b.如图1b所示，随着清洗次数的增多峰电流未见明显变化，修饰电极重现性较好，说明Nafion已稳定地修饰到电极表面，故可采用电沉积法将Nafion修饰在碳纤维电极上，用于后续实验.图1 修饰电极在1.0×10－4mol/L mol/L DA中的示差脉冲伏安图Fig.1 DPV of 1.0 ×10 －4mol/L DA at modified electrodes将电极在室温下放置1个月后，对1.0×10－4 mol/L DA溶液连续测定(DPV，n=10)，比较放置前后各次DPV峰电流结果如表1所示，2次测定的相对标准偏差(RSD)分别为3.35%，3.20%，响应电流变化不大，表明Nafion已牢固的修饰到电极表面，修饰电极重现性好，稳定时间长.表1 放置一个月前后修饰电极重复性比较Tab.1 Repeatability comparison of modified electrode placed before and after one month10放置前 2.5402.533 2.522 2.513 2.495 2.489 2.486 2.46状态不同扫描次数时的电流/nA 1 23 4 5 6 7 8 9 3 2.460 2.438放置后 2.436 2.420 2.413 2.411 2.394 2.369 2.367 2.355 2.352 2.3492.2 碳纤维纳米电极修饰前后扫描电镜表征将碳纤维纳米电极和Nafion修饰的碳纤维纳米分别用电镜扫描后如图2所示.图2a中电极呈锥状且表面光滑，尖端直径约为150 nm;图2b中修饰电极的表面形成了一层均匀的Nafion薄膜，电极尖端直径约为300 nm.图2 电极的扫描电镜图Fig.2 SEM images of carbon fiber nanoelectrodesa)碳纤维纳米电极;b)Nafion修饰的碳纤维纳米电极2.3 DA、AA、DA与AA的混合溶液在修饰前后电极上的电化学行为未修饰的碳纤维纳米电极在1.0×10－4mol/L DA、1.0 ×10－3mol/L AA 以及两者的混合溶液上的电化学行为如图3所示.DA(图3a)和AA(图3b)在未修饰电极上均产生氧化峰，且氧化峰电位接近，峰电位分别为0.04 V，0.24 V，混合溶液中DA 和AA氧化峰严重重叠(图3c)，峰电位为0.13 V.因此在DA与AA的混合溶液中无法选择性测定DA.碳纤维电极经过电沉积修饰Nafion后，分别在1.0 ×10－4mol/L DA，1.0 ×10－3mol/L AA 以及两者的混合溶液中的DPV曲线见图4.图4a显示修饰电极对DA响应良好，图4 b显示修饰电极对AA没有响应，表明电极能有效阻断AA的干扰，图4 c中混合溶液的响应峰电流和DA的响应峰电流高度几乎相同，说明电沉积20 s后电极能在不影响DA检测情况下，有效抗AA干扰.这是由于在pH 7.4时，抗坏血酸(pKa=3.70)以阴离子的形式存在，而多巴胺(pKa=8.87)以阳离子的形式存在.由于Nafion分子中含有负电荷的－SO－3基团，是一种优良的阳离子交换剂，它吸引带正电荷的多巴胺，排斥带负电荷的抗坏血酸.因此，在带负电荷的AA存在时，修饰电极对DA有选择性的响应.图3 多巴胺和抗坏血酸在未修饰碳纤维纳米电极上的电化学行为Fig.3 Electrochemical behavior of DA and AA at bare carbon fiber nanoelectrodea)1.0 ×10 －4mol/L DA;b)1.0 ×10 －3mol/L AA;c)1.0×10－4mol/L DA与1.0 ×10－3mol/L AA 混合溶液图4 多巴胺和抗坏血酸在Nafion修饰的碳纤维纳米电极上的电化学行为Fig.4 Electrochemical behavior of DA and AA at carbon fiber nanoelectrode modified with Nafiona)1.0 ×10 －4mol/L DA;b)1.0 ×10 －3mol/LAA;c)1.0×10－4mol/L DA 和1.0×10－3mol/L AA混合液2.4 DA氧化峰电流与扫速的关系Nafion修饰电极在浓度为1.0×10－4mol/L DA的氧化峰电流与扫描速率之间的关系见图5.如图5所示，扫速在50～1000 mV/s内，氧化峰电流随着扫速的增大而增大.DA的氧化峰电流与扫速的平方根成正比，两者的线性关系图见图6.如图6所示，线性回归方程为I(nA)=0.2874v1/2(mV/s)1/2+3.6817，相关系数r=0.9935，表明 DA 在修饰电极上的氧化过程受其扩散控制.图5 Nafion修饰电极在1.0×10－4mol/L DA中的循环伏安图Fig.5 Cyclic voltammetry at Nafion modified carbon fiber nanoelectrode in 1.0 ×10 －4mol/L DA图6 峰电流与扫速的关系曲线Fig.6 Relation curve of peak currents and sweep rate2.5 工作曲线利用高选择性和灵敏度的DPV测定DA结果见图7.如图7所示，在1.0mmol/L抗坏血酸共存，20 mmol/L Tris-HCl(pH7.4)缓冲溶液中，DA 的浓度为1.0 ×10－7～1.0 ×10－4mol/L，多巴胺氧化峰电流随着浓度增大而增大.多巴胺浓度与差分脉图氧化峰电流呈现线性关系图见图8.如图8所示，两者线性关系良好，回归方程为 I(nA)=18.431c(mmol/L)+0.5185，相关系数 r=0.9941，检出限为1.0×10－8mol/L.即使在AA浓度高于DA 4个数量级的情况下，Nafion修饰电极仍然能够用于选择性检测DA.图7 Nafion修饰电极在DA与AA混合溶液中的DPV图Fig.7 DPV at Nafion modified carbon fiber nanoelectrode in the mixture solution of DA and AA 图8 氧化峰电流与多巴胺浓度的关系曲线Fig.8 Relation curve of oxidation peak currents and concentration of dopamine4 结语Nafion是一种优良的阳离子交换剂，用作电极修饰材料具有良好的离子选择性，它只与阳离子发生选择性交换，排斥中性分子和阴离子.本实验采用电沉积的方法将Nafion修饰到碳纤维纳米电极电极表面，形成Nafion修饰的碳纤维纳米电极，研究了多巴胺和抗坏血酸在电极上的电化学行为.实验结果表明Nafion修饰电极可以在高浓度抗坏血酸的共存下选择性测定多巴胺，多巴胺氧化峰电流在1.0×10－7～1.0×10－4mol/L 浓度内呈现良好的线性关系，这种修饰方法具有良好的灵敏度和选择性，有望用于活体中多巴胺浓度的检测.参考文献【相关文献】［1］Venton B J，Wightman R M.Psychoanalytical electrochemistry:dopamine and behavior［J］.Anal Chem，2003，75(19):414A-421A.［2］Bi H Q，Li Y H，Liu S F，et al.Carbon-nanotubemodified glassy carbon electrode for simultaneous determination of dopamine，ascorbic acid and uric acid:the effect of functional groups［J］.Sens Actuators B，2012，171-172:1132-1140.［3］金利通，崔胜云，史占玲，等.Nafion修饰电极在伏安分析中的应用［J］.冶金分析，1990，10(5):38-42.［4］孙延一，吴康兵，胡胜水.多壁碳纳米管-Nafion化学修饰电极在高浓度抗坏血酸和尿酸体系中选择性测定多巴胺［J］.高等学校化学学报，2002，23(11):2067-2069.［5］Quan D P，Tuyen D P，Lam T D，et al.Electrochemically selective determination of dopamine in the presence of ascorbic and uric acids on the surface of the modified Nafion/single wall carbon nanotube/ poly (3-methylthiophene)glassy carbon electrodes ［J］.Colloids Surf B，2011，88(2):764-770.。
羧基化石墨烯修饰玻碳电极对多巴胺电催化性能影响的研究
２１ ０ ２年
同元 辉 ， ： 等 羧基 化石 墨烯修 饰玻 碳 电极 对 多巴胺 电催化 性 能影响 的研 究
第 ２规
为参 比电极 （ 本实 验所有 电位 均相对 于 Ｓ Ｅ ．首先 Ｅ ）
Ｎ Ｐ 一 ６ Ｏ缓 冲溶 液 中 ， 过 循 环伏 安法 测 ａＨ Ｏ Ｃ Ｈ。 通 定 ２５×１ ｍ ｌＬＤ 在 不 同稀 释 剂 分 散 的羧 基 ． ０ ｏ Ａ ／
中图分 类号 ： ４ ０６６ 文献 标识 码 ： Ａ
石 墨烯具 有高 的 机械 强 度 … 、 的 比表 面 积 以 大
公 司产 品 ）多 巴胺 （ Ａ 中 国药 品生 物 制 品 检定 所 ； Ｄ
产 品 ） Ｎ， ； Ｎ一二 甲基司产 品 ） 丙酮 （ 津科 密 欧 化学 试 剂有 ； 天 限公 司产 品 ） 乙醇 （ 津科 密 欧化 学 试剂 有 限 公 司 ； 天 产 品） Ｎ ２ Ｐ ４ ６ Ｏ 缓 冲溶 液 ； ； ａＨ Ｏ 一Ｃ Ｈ８ ７ 所用 试 剂 均为
第３ ４卷 第 ２期
Ｖｏ ． ４ １３ Ｎｏ． ２
菏
泽
学
院
学 报
２１ ０ ２年 ４月
Ａｐ ． ｒ ２ ２ ０１
Ｊｕ ａ ｆＨｅ ｅＵｎｖ ｒｉ ｏ ｒ ｌｏ ｚ ｉｅ ｓ ｙ ｎ ｔ
文章编号 ：６ ３— １３ ２ １ ）２— ０ ６— ４ １７ ２ ０ （０ ２ ０ ０ ５ ０
及强的电子传导能力 ， 近年来受到广泛的关注和发 展 ，被 应 用 于 各 个 领 域 ．但 石 墨烯 团 聚 非 常严 重 ， 极性 或非 极性 溶剂 中难 以分 散 ， 大地 限制 了 在 极
其 研究 和 应用领 域 的 拓展 ， 以越 来 越多 的研究 者 所 对 石 墨烯 进行改 性研究 ．在石 墨烯 上 引入 特定 的 官
基于纳米金修饰碳纤维微电极的电化学法测定黄芩素
第 43 卷第 3 期2024年 5 月Vol.43 No.3May 2024中南民族大学学报（自然科学版）Journal of South-Central Minzu University（Natural Science Edition）基于纳米金修饰碳纤维微电极的电化学法测定黄芩素马雯雯1a，谭樟斌1a，潘彦冰1a，胡克菲2，AWAIS Ihsan3，程寒1a，b*（1 中南民族大学a.药学院；b.国家中医药管理局民族药学三级实验室，武汉430074；2 元莱健康产品（武汉）有限公司，武汉430050；3 伊斯兰堡COMSATS大学生物科技学院，萨希瓦尔63354，巴基斯坦）摘要利用柠檬酸三钠还原氯金酸的方法制得小粒径的纳米金颗粒（AuNPs），采用电化学沉积法将其修饰在碳纤维电极（CFME）表面，基于电化学法构建了一种灵敏度高、抗干扰性良好的测定黄芩素的微型电化学传感器.采用透射电镜、紫外分光光度法、扫描电镜等对电极及修饰材料进行表征，运用差分脉冲法、循环伏安法、电化学阻抗谱法考查了黄芩素在电极修饰前后的电化学性质，并优化了扫速、缓冲液pH、电沉积时间等实验条件.实验结果表明，AuNPs对黄芩素具有显著的电催化性能，AuNPs/CFME对黄芩素表现出良好的电化学响应，最佳修饰时间为10 min.黄芩素浓度在0.05~10 µmol/L时，其氧化峰电流与浓度呈良好的线性关系，线性方程为I p（nA）=0.4409C （µmol/L）+0.7066，R2=0.998.该方法响应速度快、稳定性较好，可用于黄芩素的定量检测.关键词纳米金；碳纤维微电极；修饰电极；黄芩素中图分类号R917 文献标志码 A 文章编号1672-4321（2024）03-0344-06doi：10.20056/ki.ZNMDZK.20240308Direct electrochemical determination of baicalein based on goldnanoparticles modified carbon fiber microelectrodeMA Wenwen1a，TAN Zhangbin1a，PAN Yanbing1a，HU Kefei2，Awais Ihsan3，CHENG Han1a,b*（1 South-Central Minzu University a.School of Pharmaceutical Sciences； b.Ethnopharmacology Level 3 Laboratory，National Administration of Traditional Chinese Medicine， Wuhan 430074， China； 2 Yuanlai Health Products （Wuhan）Co.， Ltd.， Wuhan 430050， China； 3 Ethnopharmacology Level 3 Department of Biosciences，COMSATS UniversityIslamabad Sahiwal Campus， Sahiwal 63354， Pakistan）Abstract AuNPs with small particle size were prepared by reducing chloroauric acid with trisodium citrate，and then modified on the surface of CFME by potentiostatic deposition to construct a highly sensitive and selective electrochemical sensor. The sensor and modified material were characterized by transmission electron microscope，scanning electron microscope and UV spectrophotometry， the electrochemical properties of baicalein on electrode before and after modification were investigated bydifferential pulse voltammetry， cyclic voltammetry and electrochemical impedance spectroscopy， the determination conditions such as scan rate， buffer pH and electrodeposition time were optimized. The results showed that AuNPs had significant electrocatalytic performance to baicalein，and the optimal modification time was 10 min. The oxidation peak current and concentration of baicalein showed good linear relationship between 0.05-10 µmol/L， and the linear regression equation were I p（nA）=0.4409C（µmol/L）+0.7066，R2=0.998. The method has fast response and good stability， which can be used for quantitative detection of baicalein.Keywords gold nanoparticles； carbon fiber microelectrode； modified electrode； baicalein收稿日期2022-11-26* 通信作者程寒（1980-），女，副教授，博士，研究方向：药物分析，*******************基金项目中央高校基本科研业务费专项资金资助项目（CZH20002）；中国民族医药学会项目（2020MZ152-000389）；科技部“一带一路”创新人才交流外国专家项目（DL2023185001L）；中南民族大学科研团队（KTZ20054）第 3 期马雯雯，等：基于纳米金修饰碳纤维微电极的电化学法测定黄芩素黄芩素（baicalein）是一种来源于高黄芩根部的中药有效成分［1］，其结构为含三个邻苯酚羟基的黄酮类化合物［2］，其结构式如图1所示（C15H10O5）. 黄芩素药理活性主要表现在解热、消炎、抗病毒、利胆保肝、降血压等方面［3］，它还可以抑制肝癌、宫颈癌等肿瘤细胞的增殖［4-5］. 临床上可预防和治疗新型冠状病毒（SARS-CoV-2）感染［6］.常见的定量检测黄芩素的方法有高效液相色谱法、毛细管区带电泳法、薄层色谱扫描法、荧光光谱法、紫外-可见分光光度法等［7-10］，这些非电化学方法普遍存在成本高、耗时长、操作繁琐等缺点. 电化学方法耗费低、操作简便、易微型化、响应时间短［11］，近年来微型电化学传感器已成为电分析化学研究中极具发展前景的一个领域. 目前，已有关于电化学传感器定量检测黄芩素的报道，杨波等［12］利用聚-L-赖氨酸修饰玻碳电极，测定了尿液中黄芩素的含量，线性范围为0.5~10 µmol/L，检测限达0.048 µmol/L，为黄芩素的检测提供了一个有前景的平台.碳纤维微电极（CFME）尺寸小、成本低、比表面积大，具有良好的电化学性能［13-14］，在过氧化氢、神经递质、生物因子等活性物质的检测上广泛应用［15］，在生物活体的低损伤检测以及微体积内的空间分辨检测领域具有良好的应用前景. 纳米金（AuNPs）化学性质稳定、电导率高、催化活性高［16］，AuNPs修饰电极可减小过电势，增强电流响应，从而实现复杂生物样品的检测，在电化学分析中发挥着重要作用. BUFFON等［17］用纳米金和石墨烯复合修饰丝网印刷电极检测橙皮中的阿魏酸（FA），结果表明电极经AuNPs改性后，其电荷迁移速度明显加快，催化活性得到明显改善.研究采用碳纤维电极建立了一种高灵敏检测黄芩素的电化学分析方法. 通过化学还原法制备表面带负电且粒径较小的纳米金颗粒（AuNPs），恒电位沉积法制得纳米金修饰电极（AuNPs/CFME）. AuNPs/CFME对黄芩素表现出优异的电催化性能，将修饰电极成功应用于小鼠血清中黄芩素的含量测定，为中药活性成分的质量控制提供了理论参考. 1 实验部分1.1 仪器与试剂CHI660D型电化学工作站（上海辰华）；双电极系统（工作电极：AuNPs/CFME，参比电极：Ag/AgCl）；电子显微镜（SU8010型，日本日立）；Talos F200X型透射电子显微镜（美国Thermo Fisher）；PHSJ-6L型pH 计（上海仪电）；PTHW250ML型电热套（武汉科尔）.氯金酸、黄芩素、大黄素、黄芩苷（上海源叶）；铁氰化钾、亚铁氰化钾、柠檬酸钠、氯化钙、氯化钠、硫酸钾、碳酸钾（分析纯，国药集团）；AB胶（得力）；导电胶（环氧树脂胶、环氧固化剂，湖南把兄弟新材料）；PBS缓冲溶液（自制）；实验用水均为超纯水. 1.2 实验方法1.2.1 碳纤维微电极的制备将玻璃毛细管放置在酒精灯火焰上灼烧并拉制为尖端内径约25 µm，将碳纤维与铜丝用自制碳粉导电胶粘连，待晾干后缓慢穿入玻璃毛细管中，直至露出玻璃毛细管尖端外约1.5 mm. 用AB胶封住玻璃毛细管末端，待胶水固化，酒精灯灼烧熔封，并将露出的碳纤维在酒精灯外焰上小心烧蚀，倒置显微镜下测量，碳纤维长度在100~200 µm范围内，制得的CFME放在阴凉干燥处备用.1.2.2 纳米金的制备通过柠檬酸三钠（Na3C6H5O7·2H2O）还原法制备AuNPs. 将40 mL蒸馏水加入三颈烧瓶中，边搅拌边加入500 µL 2.5×10-4 mol/L的氯金酸溶液和900 µL 0.1 mol/L的柠檬酸三钠溶液，持续高速搅拌并加热20 min，制得的酒红色溶胶即AuNPs粒子分散液. 冷却后置于4 ℃的冰箱保存.1.2.3 AuNPs/CFME修饰电极的制备将CFME用蒸馏水清洗，晾干. 采用恒电位沉积法于+1.5 V电压下，将参比电极（Ag/AgCl）和CFME 尖端浸没于AuNPs溶胶中电化学沉积10 min，即在CFME表面构建AuNPs修饰层，然后用乙醇和蒸馏水依次冲洗电极，晾干，即制得AuNPs/CFME. 1.2.4 电化学测量参数CV参数：电位扫描范围为：-0.2 V~0.6 V；扫描速度0.1 V/s. DPV参数：电位扫描范围为：-0.5~0.5 V；振幅0.05 V；脉宽0.05 s；脉冲时间0.2 s. EIS参数：开路电位0.20 V，电压振幅0.01 V. 实验底液均为pH图1 黄芩素结构式Fig.1 Bailcalein structural formula345第 43 卷中南民族大学学报（自然科学版）2.0的PBS缓冲溶液，整个实验过程均在室温下进行. 2 结果与讨论2.1 AuNPs/CFME的表征及电化学性能的探究高分辨率透射电镜（TEM）和扫描电子显微镜（SEM）对纳米金材料及电极表面形貌进行表征. 由图2（a）可知，AuNPs呈球状粒子均匀分布，粒径约20 nm. 图2（b）（c）分别为CFME、AuNPs/CFME的SEM图，从图中可知裸电极表面光滑平整，只有少量火焰烧灼的痕迹. AuNPs/CFME表面有球状纳米颗粒附着且表面粗糙，表明AuNPs材料增大了电极有效表面积，增强了电极的电子传递效率. 如图2（d）紫外-可见吸收光谱图所示，在520 nm处出现AuNPs的特征吸收峰，结合上述分析结果，表明纳米金已成功修饰在CFME表面.采用差分脉冲法在1×10-6 mol/L的黄芩素溶液中探究不同电极的电化学性能. 图2（e）为裸CFME和AuNPs/CFME在5 mmol/L［Fe（CN）6］3-/4-溶液中的电化学阻抗谱图（EIS），电荷转移电阻可由半圆半径计算求得，即半圆半径代表电极的导电性能. AuNPs/ CFME的阻抗值（曲线1）与裸电极（曲线2）相比明显降低，因为AuNPs具有优异导电性和催化活性，增强了电极对黄芩素的吸附能力及响应能力，改善了电极的电催化性能，加快了AuNPs/CFME的电子转移速率. 图2（f）可知，经纳米金修饰10 min后的碳纤维电极氧化峰电流明显增大，其电化学响应显著增强. 这是由于AuNPs可增大电极的比表面积和活性面积，增强电荷转移能力，有利于黄芩素在电极表面聚集，对黄芩素的氧化还原反应具有良好的催化效果，该结果与EIS实验结果相符.2.2 AuNPs/CFME电沉积时间的优化采用恒电位沉积法，将CFME在AuNPs溶液中依次修饰5、10、15、20、25 min（n=3），通过改变电沉积时间控制电极表面的纳米金负载量. 通过DPV观察在1 µmol/L黄芩素溶液中氧化峰电流响应随不同修饰时间的变化趋势，从而确定最佳电沉积时间. 当修饰时间为10 min时，AuNPs/CFME检测黄芩素的电化学信号达到最大，电化学响应最强.之后随电沉积时间增加，氧化峰电流反略有下降. 原因可能是随修饰时间的增加，AuNPs修饰量达到饱和造成修饰层逐渐脱落，导致电极的电化学性能降低. 后续实验均在最佳修饰时间10 min下进行.2.3 扫速和pH对氧化峰电流的影响采用CV法考查不同扫描速率（50~500 mV/s）对AuNPs/CFME电化学性能的影响，进一步探究黄芩素在CFME上的反应机理，其循环伏安响应如图3（a）所示，黄芩素的氧化还原峰电流（Ip）随扫速（v）的增大而增大. 由图3（b）可知，扫速在50~500 mV/s（a）AuNPs高分辨率透射电镜图；（b） CFME扫描电子显微镜图；（c） AuNPs/CFME的扫描电子显微镜图；（d）纳米金溶胶的紫外吸收光谱图；（e）不同电极的电化学阻抗图；（f）不同电极在黄芩素溶液中的DPV曲线图2 电极材料的形貌表征及电极的电化学性能探究Fig.2 The morphology characterization of the electrode material and the electrochemical performance of the electrode 346第 3 期马雯雯，等：基于纳米金修饰碳纤维微电极的电化学法测定黄芩素之间时，Ip 与v 呈良好的线性关系，线性方程为：I pa （nA ）=0.0478 V （mV/s ）+1.4533，R 2=0.997；I pc （nA ）=-0.0629 V （mV/s ）-2.9049，R 2=0.999，这表明黄芩素在AuNPs/CFME 上的氧化还原过程受吸附控制. 阳极峰值电位（Epa ）和阴极峰值电位（E pc ）与扫速对数（lg v ）之间的线性关系如图3（c ）所示，线性回归方程为：E pa （V ）=0.04127log ν-0.04495，R 2=0.995；E pc（V ）=-0.0197logν+0.00467，R 2=0.994. Laviron's 方程如下：E pc =E θ'-2.3RTαnF lg v ， （1）E pa= E θ'- 2.3RT(1-α)nFlg v .（2）E θ'、R 、T 和F 分别代表形式氧化还原电势、理想气体常数（8.314 J ·mol -1·K -1）、热力学温度（298 K ）、法拉第常数（96485 C ·mol -1）. 计算得转移系数α为0.67，电子转移数n 为2.1≈2，表明黄芩素在电极上的氧化还原过程涉及两个电子的转移，由于扫速过快会造成基线噪音变大且化学反应的可逆性降低，因此后续实验均采用100 mV/s 的扫描速率.CV 法考查在pH 2.0~7.0范围内的PBS 缓冲液中，黄芩素的电化学响应信号随pH 变化的规律，结果如图4（a ）所示. 随pH 值增大，黄芩素的氧化峰电流逐渐减小，黄芩素的氧化峰电位（E p ）负移，表明质子直接参与了黄芩素的氧化反应，并且该反应为脱质子过程. 黄芩素的电化学氧化还原是质子-电子偶联反应，因此，需选择酸性分析条件来测定黄芩素，且pH 2.0时其氧化峰电流值达到最大，为保证黄芩素灵敏度检测，后续实验均在pH 2.0的PBS 缓冲液中进行. 为进一步研究黄芩素在AuNPs/CFME 上的反应机理，考查了E p 与pH 值的关系，结果如图4（b ）所示，在pH 2.0~7.0范围内，E p 与pH 呈良好的线性关系，其线性回归方程为E p （V ）=-0.0614pH+0.4343，R 2=0.998，斜率-0.0614接近于V ·pH -1的理论值-0.0592，因此可推论黄芩素在电极上发生的是等电子等质子反应（m/n=1），即黄芩素在AuNPs/CFME 上的氧化还原过程是双质子双电子转移过程，其氧化还原机理如图5所示.2.4 AuNPs/CFME 检测黄芩素的工作曲线采用DPV 法考查AuNPs/CFME 在不同浓度黄芩素时的电化学响应（图6（a ）），黄芩素浓度在（a ） AuNPs/CFME 在不同扫速下检测1.0×10-6 mol/L 黄芩素的CV 图； （b ）氧化还原峰电流与扫速的线性关系；（c ）氧化还原峰电位与扫速对数的线性关系图3 扫速对AuNPs/CFME 电化学性能的影响Fig.3 The effect of scan rate on the electrochemical performance of AuNPs / CFME（a ）黄芩素在不同pH 值缓冲液中的CV 图； （b ）E p 与pH 值的线性关系图4 pH 对 AuNPs/CFME 电化学性能的影响Fig.4 The effect of pH on the electrochemical performance of AuNPs / CFME347第 43 卷中南民族大学学报（自然科学版）0.05~10 µmol/L之间时，氧化峰电流随浓度的增加而增加并呈良好的线性关系（图6（b）），线性回归方程为：I p1（nA）=0.4409C（µmol/L）+0.7046，R2=0.998，检出限为0.017 µmol/L（S/N=3），定量限为0.057 µmol/ L，本方法较文献报道的测定方法AuNPs/CFME传感器表现出更宽的线性范围和更低的检测限，表明该电化学方法可以实现对黄芩素的高灵敏定量检测.2.5 抗干扰和稳定性考查在10 µmol/L抗坏血酸、大黄素和1.0 mmol/L Cl-、K+、Na+干扰物质存在情况下，上述干扰物对黄芩素的检测均无明显干扰（RSD<5.0%）（图7（a）），这是由于Cl-、K+、Na+等无机离子在电极表面不发生氧化还原反应，而抗坏血酸荷负电与带负电的纳米金异性电荷相互排斥，修饰电极对上述物质几乎无响应，表明AuNPs/CFME具有良好的抗干扰能力，可在复杂的生物样中高灵敏检测黄芩素. 将同一根电极在黄芩素溶液中平行测定10次，如图7（b）所示，RSD小于5.0%，表明该电极具有良好的稳定性. 2.6 实际样品分析取10 µL小鼠血清在pH 2.0 PBS缓冲溶液中稀释至10 mL，然后向样品溶液中加入不同浓度的黄芩素，采用标准加入法对黄芩素进行加标回收分析. 结果如表1所示，黄芩素的加标回收率在96.5%~102.4%之间，5次平行测定的RSD在1.95％~4.48％之间，表明该电化学检测法的准确性和稳定性均很好，适用于实际样品中黄芩素的高效、快速、灵敏测定.图5 黄芩素氧化反应机理图Fig.5 Schematic representation of the electrooxidation mechanisms of baicalein（a） AuNPs/CFME在不同浓度梯度黄芩素溶液中的DPV图；（b）黄芩素浓度与峰电流的线性相关图6 AuNPs/CFME工作曲线的测定Fig.6 Determination of AuNPs / CFME working curve（a） AuNPs/CFME在干扰物存在下检测黄芩素的氧化峰电流图；（b） AuNPs/CFME在黄芩素溶液中连续扫描10圈的电流响应图7 电极抗干扰和稳定性的考查Fig. 7 Investigation of electrode anti-interference and stability348第 3 期马雯雯，等：基于纳米金修饰碳纤维微电极的电化学法测定黄芩素3 结语制备了一种对黄芩素具有高灵敏性的电化学传感器（AuNPs/CFME ），该传感器能显著加快电极表面的电子转移，对黄芩素有明显的电催化作用，并具有良好的稳定性. 黄芩素的线性范围为5×10-8~1×10-5 mol/L ，检出限为0.017 µmol/L （S/N = 3）. 在最优检测条件下，将检测器用于小鼠血清中黄芩素的测定，加标回收率在96.5%~102.4%之间. 实验为黄芩素在复杂生物体系中的选择性检测提供了一种新方案，且该传感器有望实现其他中药活性成分的高灵敏检测，拓展其在中药分析领域的应用.参考文献［1］ SONG Q X ， PENG S X ， ZHU X S. Baicalein protectsagainst MPP+/MPTP -induced neurotoxicity by ameliorating oxidative stress in SH -SY5Y cells and mouse model of Parkinson's disease ［J ］. Neurotoxicology ， 2021， 87： 188-194.［2］ CUI L D ， YUAN T Y ， ZENG Z M ， et al. Mechanisticand therapeutic perspectives of baicalin and baicalein on pulmonary hypertension ： A comprehensive review ［J ］. Biomed Pharmacother ， 2022， 151： 113191-113204.［3］ XIANG H L ， LEI H ， LIU Z Y ， et al. Network pharmacologyand molecular docking analysis on molecular targets ： Mechanisms of baicalin and baicalein against hyperuricemic nephropathy ［J ］. Toxicol Appl Pharm ， 2021， 424： 115594-115606.［4］ LI J ， YAN L J ， LUO J H ， et al. Baicalein suppresses growthof non -small cell lung carcinoma by targeting MAP4K3［J ］. Biomed Pharmacother ， 2021， 133： 110965-110978.［5］ LI J ， WANG Y ， WU T ， et al. Baicalein suppresses highglucose -induced inflammation and apoptosis in trophoblasts by targeting the miRNA -17-5p -Mfn1/2-NF -κB pathway ［J ］. Placenta ， 2022， 121： 126-136.［6］ SONG J K ， ZHANG L ， XU Y F ， et al. The comprehensivestudy on the therapeutic effects of baicalein for the treatment of COVID -19 in vivo and in vitro ［J ］. Biochem Pharmacol ，2021， 183（3）： 114302-114311.［7］ KOTANI A ， KOJIMA S ， HAKAMATA H ， et al. HPLCwith electrochemical detection to examine the pharmacokinetics of baicalin and baicalein in rat plasma after oral administration of a Kampo medicine ［J ］. Anal Biochem ， 2006， 350（1）： 99-104.［8］ ZHANG Y ， WANG X J ， WANG L ， et al. Interactionsof the baicalin and baicalein with bilayer lipid membranes investigated by cyclic voltammetry and UV -Vis spectroscopy ［J ］. Bioelectrochemistry ， 2014， 95： 29-33.［9］ CHEN G ， ZHANG H W ， YE J N. Determination ofbaicalein ， baicalin and quercetin in Scutellariae Radix and its preparations by capillary electrophoresis with electrochemical detection ［J ］. Talanta ， 2000， 53（2）： 471-479.［10］ LUO J B ， SUN Z S ， ZHOU W Y ， et al. Hydrothermalsynthesis of bright blue -emitting carbon dots for bioimaging and fluorescent determination of baicalein ［J ］. Opt Mater ， 2021， 113： 110796-110806.［11］ YANG M Y ， WU Z G ， WANG X X ， et al. Facilepreparation of MnO 2-TiO 2 nanotube arrays composite electrode for electrochemical detection of hydrogen peroxide ［J ］.Talanta ， 2022， 244： 123407-123417.［12］ 杨波， 胡芳弟， 魏金萍， 等. 黄芩素在聚-L -赖氨酸修饰电极上的电化学研究［J ］. 化学学报， 2009， 67（22）：2585-2591.［13］ BAO C H ， SHI M ， MA W W ， et al. Simultaneousdetermination of aesculin and aesculetin and their interactions with DNA using carbon fiber microelectrode modified byPt -Au bimetallic nanoparticles ［J ］. Anal Chim Acta ，2022， 1202： 339664-339675.［14］ 程寒，李元，李梅等.氧化石墨烯修饰再生碳纤维微电极的新方法［J ］.中南民族大学学报（自然科学版），2018，37（1）：20-24..［15］ SUN W Q ， CAI X ， WANG Z X ， et al. A novel modificationmethod via in -situ reduction of AuAg bimetallic nanoparticles by polydopamine on carbon fiber microelectrode for H 2O 2 detection ［J ］. Microchem J ， 2020， 154： 104595-104604.［16］ MAHMOUDI Z ， TASHKHOURIAN J ， HEMMATEENEJADB. A disposable paper -based microfluidic electrochemical cell equipped with graphite -supported gold nanoparticles modified electrode for gallic acid determination ［J ］. JElectroanal Chem ， 2022， 920： 116626-116635.［17］ BUFFON E ， STRADIOTTO N R. A molecularly imprintedpolymer on reduced graphene oxide -gold nanoparticles modified screen -printed electrode for selective determination of ferulic acid in orange peels ［J ］. Microchem J ， 2021，167： 106339-106349.（责编&校对 姚春娜）表1 AuNPs/CFME 测定小鼠血清中黄芩素的含量Tab.1 Determination of baicalein in mouse serum by AuNPs/CFME Added/（µmol/L ）0.170.330.415.794.043.00Found/（µmol/L ）0.170.320.425.813.903.03Recovery/%100.097.0102.4100.396.5101.0RSD/%2.921.952.512.242.874.48349。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
第21卷第1期阜阳师范学院学报(自然科学版 Vol.21.No.1 2004年3月 Journal of Fuyang Teachers College(Natural Science December2004多巴胺在纳米金修饰微玻碳电极上的电化学行为研究张宏1 金葆康2(1.安徽阜阳师范学院化学系,阜阳 236032; 2.安徽大学化学化工学院,合肥230039摘要:用电沉积的方式制备了纳米金修饰微玻碳电极,该修饰电极能分开多巴胺和抗坏血酸的氧化峰.研究了溶液p H值、磷酸缓冲溶液浓度对多巴胺电化学行为的影响.多巴胺氧化峰电流值与其浓度在5 10-6~1 10-4mol/ L范围内成线性关系.关键词:纳米金; 多巴胺; 微玻碳电极中图分类号:O651 文献标识码:A 文章编号:1004-4329(200401-0016-041 前言多巴胺是人体神经系统内一种重要的神经递质,人类许多疾病(如帕金森氏症都与其相对浓度有关[1].多巴胺有较强的电化学活性,但用裸电极测量其浓度时,有两个问题需要解决:一是低的电子转移速率;二是干扰物质,如抗坏血酸.人们利用Nafion[2,3]膜、含酸性基团的物质[4-6]制备修饰电极,使上述问题得到改善,但要实现快速测定,膜必需做得非常薄[7].近年来,微电极因独特的性能(如稳态扩散、ir降小、可实现活体检测等在神经递质研究领域取得较快发展[8-10].本文利用纳米金良好的生物共容性,制备了纳米金修饰微玻碳电极,并研究了多巴胺在该修饰电极上的电化学行为,发现纳米金能明显改善多巴胺的电子转移速率,并且能将多巴胺和抗坏血酸的氧化峰分开,从而消除了抗坏血酸的干扰.为实现多巴胺的活体检测提供了可能性.2 实验部分2.1 仪器与试剂Zeta Sizer3000HS纳米粒度测量仪(马尔文公司,英国;M283电化学系统(PARC,EG&G,美国;微玻碳电极( =10 m,E G&G,美国电化学实验采用三电极体系,微玻碳电极或纳米金修饰电极为工作电极,Ag/ AgCl/3mol/L KCl为参比电极,铂丝为对电极,文中所有电位均相对于参比电极.HAuCl4(上海试剂厂;盐酸多巴胺(DA HCl,Fluka,瑞士;抗坏血酸(AA HCl,上海试剂站分装厂;不同pH值0.1mol/L磷酸缓冲溶液(PBS采用混合不同比例的1mol/L KH2PO4和1mol/L K2HPO4溶液配制,用H3PO4和KOH调节pH值;其余试剂均为分析纯.DA和AA溶液均用磷酸缓冲溶液配制,配制前磷酸缓冲溶液均用氮气除氧.实验过程使用二次石英重蒸水,25 下进行.2.2 纳米金溶胶的制备与表征6nm金溶胶按Natan[11]的方法制备并用Zeta Sizer3000HS纳米粒度测量仪进行表征,其粒径与文献[11]报道基本一致.2.3 纳米金在微玻碳电极上的修饰将玻碳电极分别在湿润的金相砂纸(4000#和加有Al2O3粉末(0.05 m的麂皮上抛光成镜面,二次水收稿日期:2003-10-20基金项目:主要从事电分析化学的教学与研究,安徽省教育厅科研基金资助项目(2001kj185第一作者简介:张宏(1967-,男,安徽颍上人,硕士,阜阳师院化学系副教授.冲洗,置于金溶胶中,Ag/AgCl 为参比电极,铂丝为对电极于+1.5V 下保持20min,取出用二次水反复冲洗,得纳米金修饰微玻碳电极,记作NG/mGCE,置于PBS 中备用.3 结果与讨论3.1多巴胺的电化学响应图1 1 10-3mol/L DA(p H=7.0在裸微玻碳电极(a和纳米金修饰电极(b上的单扫描伏安曲线(扫速:5mV/s图1中曲线a 和b 分别为1 10-3mol/L DA(pH=7.0在裸微玻碳电极和纳米金修饰电极上的稳态单扫描伏安曲线.曲线a 呈 S 形,表明多巴胺在裸微玻碳电极上的电极过程受扩散控制,而曲线b 呈峰形,则表明多巴胺在纳米金修饰微玻碳电极上的电极过程为吸附过程,这一点也为图2中氧化峰电流值与扫速的关系所证实.图2 (15 10-4mol/L DA(p H=7.0在NG/mGCE 上不同扫速下的循环伏安曲线(2和氧化峰电流值与扫速的关系(扫速:=10,20,30,40,50,60,80,100,120,140,160mV/s将扫速从10mV/s 改变到160mV/s 分别测绘多巴胺在纳米金修饰微玻碳电极上的循环伏安曲线,如图2(1,且多巴胺氧化峰电流值与扫速成线性关系(图2(2,说明多巴胺在纳米金修饰微玻碳电极上的电极过程为吸附过程,与图1结论相吻合.利用图2(2中直线的斜率,根据公式i p =n 2F 2 vA/4RT [12]可算出电极表面的吸附量为 =3.70 10-11mol/c m 2.3.2 pH 值对多巴胺电化学行为的影响分别用不同pH 值的PBS 配制1 10-3mol/L DA 溶液,研究DA 的电化学行为随pH 值的变化(图3(1,结果发现:DA 的峰电位值Ep 随pH 的增加明显负移,因为DA 的氧化是脱质子的过程,在高pH 值下,氧化过程变得容易.Ep 和pH 的关系可用下式描述:Ep(mV=590.4-56.9pH,斜率为56.9,说明DA 的氧化为一两电子两质子的过程.同时峰电流在pH =2.0~8.0之间随pH 增加而增大,至pH=8.0时达到最大,随后,随pH 值的增大而显著下降.为保持和人体内相同的环境,以下的实验均在pH=7.0下进行.17第1期张宏等:多巴胺在纳米金修饰微玻碳电极上的电化学行为研究3.3 PBS浓度对多巴胺电化学行为的影响图3 (1不同p H 值下1 10-3mol/L DA 在NG/mGEC 上的循环伏安曲线(2DA 氧化峰电位值与p H 值的关系(p H=2,3,4,5,6,7,8,9,10用pH=7.0的0.01、0.03、0.05、0.1、0.5mol/L 的PBS 分别配制了1 10-3mol/L DA 溶液并测绘其循环伏安曲线,结果发现:随着PB S 的浓度的降低,多巴胺峰电流下降,氧化峰电位正移,这可能源于电活性物质的电迁移[13],因此,选择0.1mol/L 的PBS 作为测量介质.4抗坏血酸共存下多巴胺的电化学响应图4 5 10-5mol/L DA and5 10-3mol/L AA 的混合溶液在裸微玻碳电极(a和在NG/mGCE(b上的稳态伏安曲线(扫速:50mV/s图4表明:当有100倍的抗坏血酸存在时,在裸微玻碳电极上,AA 的氧化峰电位值与DA 相近,因此只得到一个宽峰(a;而在纳米金修饰微玻碳电极上,由于纳米金带负电荷,能吸引带正电荷的多巴胺而排斥带负电荷的抗坏血酸,使抗坏血酸氧化峰负移,从而与多巴胺的氧化峰分开(b,即,消除了抗坏血酸的干扰.因此可用这种方法在抗坏血酸共存下选择性地测量多巴胺.且多巴胺的氧化峰电流值与其浓度呈线性关系,线性方程为:i pa (nA=-0.084+0.10 106C DA ,相关系数为R=0.999.5 结论本文研究了神经递质-多巴胺在纳米金修饰微玻碳电极上的电化学行为,发现该修饰电极对抗坏血酸的氧化有较强的催化作用,使抗坏血酸的氧化峰电位值有较大负移,和多巴胺的氧化峰分开,从而消除了在测量多巴胺时抗坏血酸的干扰.18阜阳师范学院学报(自然科学版第21卷参考文献[1] 张文,许群,金利通等.过氧化聚吡咯膜修饰电极色谱电化学用于帕金森试验动物的研究.[J].分析化学,2001,29:133.[2] 邹明珠,胡枢.Nafion 修饰电极测定血液中的肾上腺素.[J].分析化学,1992,20:588.[3] 方禹之,于雁灵,何品刚.Nafion 修饰电化学活化碳纤维微电极测定去甲肾上腺素.[J].分析化学,1995,23:1440.[4] H.M.Zhang,N.Q.Li,Z.W.Zhu.Electrocatalytic response of dopamine at a DL-homocysteine self-assembled gold electrode.[J].Microchemical Journal,2000,64:277.[5] F.Malem, D.Mandler.Self-Assembled Monolayers in Electroanalytical Chemistry :Application of -Mercapto Carboxylic Acid Mono -layers for the Electrochemical Detection of Dopamine in the Presence of a High Concen tration of Ascorbic Acid.[J].Anal.Chem.,1993,65:37.[6] A.Dalmia, C.C.Liu,R.F.Savinell.Electrochemical behavior of gold electrodes modi fied with self-assembled monolayers with an acidic end group for selective detection of dopamine.[J].J.Electroanal.Chem.,1997,430:205.[7] Y.X.Sun, B.X.Ye,X.Y.Zhou.Study on the Determination of Neurotransmi tters Usi ng Poly(Neutral RedCoated Carbon Fiber M-i croelectrodes.[J].Microchemical Journal,1998,58:182.[8] Q.Wang,N.Jian g ,N.Q.Li.Electrocatalytic response of dopamine at a thiolactic acid self -assembled gold electrode.[J].M icro -chemical Journal,2001,68:77.[9] B.X.Ye,P.Xia,L.Lin.Determi nation of the neurotransmitter-norepinephrine in the presence of ascorbic acid using carbon fiber m-i croelectrodes activated by potentiostat.[J].M icrochemical Journal,2000,64:125.[10] P.Hern ndez,I.S nchez, F.Pat n.L.H.Hern ndez.Cyclic voltammetry determinati on of epinephrine wi th a carbon fiber ultramicro -electrode.[J].T alanta,1998,46:985.[11] R.B.Kenneth, A.P.Fox,M.J.Natan.Morphology -Dependent Electrochemistry of Cytochrome c at Au Colloid-ModifiedSnO2Electrode.[J].J.Am.Chem.Soc.,1996,118:1154.[12] 董绍俊,车广礼,谢远武.[M].化学修饰电极,北京:科学出版社,1995:p53.[13] 张剑荣,杨曦,张祖训.超微电极研究-电迁移对准稳态线性扫描伏安法的影响.[J].高等学校化学学报,1994,15:1454.The Study of Electrochemical Behavior of Dopamine atNano -gold Modified glassy Carbon MicroeletrodeZhang Hong , Jin Bao -kang(1.Department of Chemistry,Fuyang Teachers College,Fuyang ,236032;2.School of Chemistry and Chemical Eng i neering,Anhui Universi ty,Hefei,230039Abstract:The Nano-gold modified glassy carbon microelectrode ,which is prepared by electrodepositi on,can operate the oxidation peak of dopamine and ascorbicacid.Meanwhile the effect of pH value and concen tration of phosphate buffer solution (PBSon the electro -chemical behavior of dopamine is s tudied in this paper.The peak current of dopamine is in linear relationship with its concentration in the range of 5 10-6~1 10-4mol/L.Key words:nano-gold;dopamine;glassy carbon microelectrode.19第1期张宏等:多巴胺在纳米金修饰微玻碳电极上的电化学行为研究。